Энергоанализатор потоков заряженных частиц
Патент 1297132
Авторы
Классы МПК
Энергоанализатор потоков заряженных частиц
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области электроники. Цель - увеличение разрешающей способности и чувствительности энергоанализатора (Э) - достигается тем, что в Э потока заряженных частиц установлено сферическое зеркало в виде сферического зеркального анализатора (СЗА) 3, состоящего из двух сцентрированных электродов сферической формы, выполненных из высокопрозрач зй металлической сетки, установленного на выходе цилиндрического зеркального анализатора (ЦЗА), имеющего электроды 1,2, а цилиндрический коллиматор 4 состоит из двух коаксиальньсх труб, наружная труба которого выполняет функцию электрода 1 ЦЗА. В описании изобретения даны математические выражения для расчета точки фокуса СЗА и среднего радиуса трубчатого зазора коллиматора . Изобретение может быть использовано при исследованиях энергетических и угловых распределений потоков заряженных частиц малых энергий в космическом пространстве. 1 ил. с (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (5)) 4 H 01 J 49/44
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3984790/24-21 (22) 22.10.85 (46) 15.03.87. Бюл Ь 10 (71) Институт ядерной физики АН
КазССР (/2) В.В.Зашквара, Л.С.Юрчак и С.С.Великасов (53) 621.384.6 (088.8) (56) Зашквара В.В., Корсунский М.И., Космачев О.С. Фокусирующие свойства электростатического зеркала с цилиндрическим полем — ЖТФ, 1966, т. 38, с. 132.
Афанасьев В.П., Явор С.Я. Электростатические энергоанализаторы для пучков заряженных частиц. М.: Наука, 1978, гл. 7, )) /.3, с. 184. (54) ЭНЕРГОАНАЛИЗАТОР ПОТОКОВ ЗАРЯ-, ЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к области электроники. Цель — увеличение разрешающей способности и чувствительности энергоанализатора (Э) — достигается тем, что в Э потока заряженных частиц установлено сферическое зеркало в виде сферического зеркального анализатора (СЗА) 3, состоящего из двух сцентрированных электродов сферической формы, выполненных из высокопрозрач).зй металлической сетки, установленного на выходе цилиндрического зеркального анализатора (ЦЗА), имеющего электроды
1,2, а цилиндрический коллиматор 4 состоит из двух коаксиальных труб, наружная труба которого выполняет функцию электрода 1 ЦЗА. В описании изобретения даны математические выражения для расчета точки фокуса
СЗА и среднего радиуса трубчатого зазора коллиматора r < . Изобретение может быть использовано при исследованиях энергетических и угловых распределений потоков заряженных частиц малых энергий в космическом пространстве. 1 ил.
1297132
Изобретение относится к энергоанализатору пучков заряженных частиц и может найти применение в исследованиях энергетических и угловых распределений потоков заряженных частиц 5 малых энергий в космическом пространстве.
Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и чувствительности энергоанализатора типа цилиндрического зеркала при анализе трубчатых потоков за счет его совмещения со сферическим зеркалом.
На чертеже представлена схема предлагаемого энергоанализатора.
Энергоанализатор потоков заряжен-, ных частиц, содержит внутренний 1 и
I наружный 2 электроды цилиндрического зеркального анализатора (ЦЗА), при этом внутренний электрод 1 снабжен окнами для ввода пучка в поле
ЦЗА и вывода его, окна затянуты металлической сеткой высокой прозрачи сферический зеркальный аНализатор (СЗА) 3, состоящий из двух сцентрированных электродоа сферической формы, выполненных из высокопрозрачной металлической сетки. СЗА 3 установлен на выходе ЦЗА. В процессе работы на наружные электроды ЦЗА и СЗА подаются отклоняющие потенциалы U. u U
Электроанализатор содержит также цилиндрический коллиматор 4, состоящий из двух коаксиальных труб, снаб — 35 женных окнами для прохождения пучка, анализируемого в ЦЗА, и кольцевыми ограничителями,при этом наружная труба коллиматора выполняет также функцию внутреннего электрода ЦЗА, промежуточную диафрагму 5, центр круглооо отверстия в которой находится в области совмещенного фокуса зеркал, приемную диафрагму 6 с центральным отверстием малого диаметра, детектор (малогабаритный канальный умножитель) 7 и кольцевую световую ловушку 8.
Промежуточная диафрагма установле- 5р на на выходе ЦЗА между ЦЗА и СЗА, а приемная диафрагма- на выходе ЦЗА.
Энергоанализатор работает следующим образом.
Коллиматор 4 вырезает из потока заряженных частиц, распределенных в пространстве в широком диапазоне углов, пучок трубчатой формы, в пределах которого частицы движутся по траекториям, близким к параллельным (с угловым разбросом в пределах нескольких градусов). Сколлимированный параллельно оси симметрии пучок отражается от СЗА, настроенного на телескопический режим. В телескопическом режиме выполняется соотношение, связывающее угол наклона осевой траектории пучка после отражения от
СЗА (м) с отношением радиусов сферических электродов C3A (R „ и К„) и отношением отклоняющего потенциала на электродах СЗА (U ) к кинетической энергии анализируемых частиц (Е). В результате отражения от СЗА пучок фокусируется на ось симметрии системы в области расположения фокуса ЦЗА, удаленного от центра сферических электродов 0 на расстояние
0. В этом месте находится промежуточная диафрагма 5, ограничивающая область источника ЦЗА и отсекающая часть потока заряженных частиц, кинетическая энергия которых существенно не согласуется с потенциалом настройки ЦЗА (l ). Пучок поступивший через диафрагму 5 в ЦЗА, отражается электростатическим цилиндрическим полем у часть его с кинетической энергией частиц, соответствующей потенциалу настройки U„,ôîêóñèðóåòñÿ на центральное отверстие приемной диафрагмы
6 и поступает в детектор 7. В качест-. ве детектора 7, благодаря специфике схемы угловой фокусировки пучка в
ЦЗА, целесообразно использовать малогабаритный канальный умножитель типа ВЭУ-6, располагаемый против отверстия приемной диафрагмы 6. Системе из СЗА и ЦЗА присуща линейная дисперсия по энергии, поэтому, согласованно изменяя отклоняющие потенциалы зеркал 0 и 0, можно получить спектр кинетических энергий анализируемых заряженных частиц.Так как ЦЗА и коллиматор совмещены, то анализируемый пучок в двух местах пронизывает коллимируемый. При низких плотностях потоков заряженных частиц взаимное влияние перекрещивающихся пучков незначительно. Численные данные о параметрах схемы предлагаемого анализатора, работающего в одном из возможных режимов следующие. Выберем ю = 42,3, что для ЦЗА соответствует режиму угловой фокусировки второго порядка, в котором цилиндрическое зеркало имеет следующие характе1297132 тор и цилиндрическое электростатическое зеркало, приемную диафрагму с отверстием на оси устройства и детектор, установленный за отверстием в приемной диафрагме, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и чувствительности при анализе трубчатых потоков частиц, энергоанализатор дополнительно снабжен сферическим зеркалом, установленным на выходе цилиндрического зеркала так, что фокусы зеркал совмещены в точке, удаленной от центра электродов сферического зеркала на расстояние;
-)Г\ — co s cc
sin ы, Вн ° ристики: линейная дисперсия по энергии 0 = 5;6 <",, расстояние между фокусамй L = 6, 13 r, (r, радиус внутреннего электрода ЦЗА). По формулам, указанным в формуле изобретения, для СЗА в телескопическом режиме можно получить 1 =0;75814 К н, E/qU (1-Rs„/R ) = 0,17958, если принять К„ =-1,219 Rs то qU /E = 1, т. е. энергия настройки qU C3A рав 10 на кинетической энергии анализируемых частиц E.RsÄ=40 мм,то г = 20,4 мм.
Если принять, что на входе в ЦЗА угловая расходимость пучка составляет и о = + 8, то ширина сколлимирован- 15 ного пучка на входе в СЗА t = 6,4 мм, таким образом площадь кольцевого окна коллиматора равна S = 2 « r, - t
=-8 см . Для r, = 26 мм и длине коллимирующего канала L = 6,13 < г„ = 20
159.мм угловой разброс на выходе из каЫала составляет + 2, из-за чего фокус СЗА размывается на 6< =1,5мм
<вдоль оси симметрии. Дисперсия системы СЗА и ЦЗА равна 4 r< вклад дисперсии СЗА отрицателен).
Размытие изображения в ЦЗА из-за угловой кубической аберрации <при условии, что приемная диафрагма помещена в минимум сечения фокусируемого 30 пучка, составляет .С - 10 r,(b a )
" 0,7мм. Если ширина щели приемной диа<,;рагмы составляет 6< = 1 мм, базовая разрешающая способность энерго0 35 анализатора составляет R =
4 6 й,+ +Z — — 32, в процентах раз1,5+1+0,7 решение составляет 37. В рассматриваемом случае габариты энергоанализа- 40 тора равны: диаметр 130 мм, длина 250 мм.
Формула изобретения где «< — угол наклона оптической оси на входе в цилиндрическое зеркало, рад;
К вЂ” радиус внутреннего сфевн рического электрода, м, коллиматор выполнен из двух содержащих кольцевые окна коаксиальных цилиндрических электродов, один из которых совмещен внутренним электродом цилиндрического зеркала, а средний радиус трубчатого зазора коллиматора удовлетворяет соотношению:
s« ср причем выполняется условие: созе
cc qU
cos=
<1 с
1 (1 — - ".), Кн — радиус наружного сферического электрода,м; — заряд частиц, Кл; — кинетическая энергия частиц, В/м; — напряжение на электродах сферическо;о зеркала, В. н где
Е
Энергоанализатор потоков заряжен45 ных частиц, содержащий соосно расположенные цилиндрический коллимас
Составитель А.Нестерович
Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник
Редактор A.Ëåæíèíà
Заказ 786/56 Тираж 699 Подписное
ВНУШИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4