Электростатический анализатор заряженных частиц

Электростатический анализатор заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистичесюа

Республик (11) Э211В5

It АВТОРСКОМУ СЗН ТВЛЬСТВУ (61) Зависимое от от. свидетельства ( ( (51) M. Кн. м01 С 6/0) (22) Заявлено 10.04.70 (И) 1427201/26-28 с присоединеиием заявки l4 - ( (SS) УДК 5Э9.1.07З. (088.8! осударстееннмк кюиитет

Севвтв икниетров СССР по делам «зебрвтеак н еткрмтий (32) Приоритет

Опубликовано 08.10.746, Бюллетень Ж 37

Дата опубликования описания 14 О 475 (72) Авторы изобретения В. Г. Коваленко, Б. В. Поленов, А. П. Ремизов и М. 3. Хохлов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ

ЧАСТИЦ

Изобретение относится к устройствам для !

:измерения спектральных распределений пото ков заряженных частиц малых энергий.

Одна иэ актуальных задач в современной экспериментальной физике - повышение чув- . 5 ствительности аппаратуры для измерения .малых потоков заряженных частиц с энерги:ей от 0,01 до 10-50 кэв, Обычно для подобных измерений используют сферические . электростатические анализаторы и дискрет- IIQ ные детекторы частиц - вторичные электрон ные умножители или канальные электрон, ные умножители. В таких устройствах ми:. нимально измеряемая плотность изотропного потока частиц ф связана с минимальной 15 мин скоростью счета детектора Я слеI мин дующим выражением: 4ннн

Ф,н 42 и яо мин $5tpq где 3 — входная площадь анализатора

Я - телесный угол анализатора, J4 - эффективность регистрации де» тектора, 25

» »фактор пропускания анализатор

Известны электростатические анализат ры заряженных частиц, состоящие из откл няющето конденсатора, детектора и источ ника питания.

Применяемые в настоящее speMs анали заторы характеризуются небольшим углом поля зрения Я, в результате чего для определения полного потока частиц, падя щего с разных сторон на единицу площади необходимо либо знать функцию углового распределения частиц а потоке, либо вращать объект или прибор в пространстве, что не всегда возможно. Таким образом, при N =1-10 мин/сек, 82 =4 10 1 мий см стер, JU 0 м0,26 минименьнс и меряемая плотность потока частиц Ф

3 мин находится в пределах от 10 до 104 час /

/см .сек.

Из приведенных данных видно, что для повышения чувствительности измерений при прочих " равных условиях необходимо по возможности увеличить геометрический фактор анализатора, т. е. $ и Я, Уве !

321165 личивать угол поля зрения анализатора за счет увеличения зазора ф между электродами или их размеров нецелесообразно, поскольку увеличение зазора при сохранении величины среднего радиуса траектории частиц в анализаторе Я0 приФ водит к увеличению отношения и, соответственно, к ухудшению энергетического разрешении,, пропорциональаЕ

Ео, ного величине, а увеличение радиуйй са Що приводит к резкому увеличению габаритов прибора, что в ряде экспериментов недопустимо. Кроме того, дискретные де текторы имеют входное окно незначитель ной площади (Я =О,О1-1 см ) и узкую диаграмму направленности в пространство, так что при увеличении площади входного

I окна и угла поля зрения анализатора затрудняется стыковка детектора и анализатора.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений спектральных распределений потоков заряженных частиц малых энергий за счет увеличении площади входного окна и угла поля зрения аналцзатора при сохранении высоко о энергетического разрешения прибора. Достига:ется она тем, что каждый электрод анализатора выполнен в виде соединенных полусферы и тора, электроды расположены кон.центрически друг относительно друга, при чем наружная полусфера и часть наружного тора изготовлены из сетки.

Устройство представлено на чертеже.

Анализатор состоит из отклоняющего конденсатора в виде наружной и внутренней полусфер 1 и наружного и внутреннего торов 2, детектора 3 и источника отклоняющих напряжений 4. Наружная полусфера выполнена в виде сетки из электропроводящего материала для пропуска частиц в анализатор независимо от направленности потока в пространстве. Внутренняя полусфера выполнена иэ сплошного проводящего магериала. Наружный электрод тора от полусферы до точки перегиба А также представляет собой сетку обеспечения всенапрввленной регистрации потока частиц, а после точки перегиба выполнен из сплош ного полупроводникового материала, находящегося в точке А в алек.рическом контакте с сеткой, Внутренний электрод тора, находящийся в электрическом контакте с внутренней полусферой, до точки перегиба

А выполнен из сплошного полупроводникового материала, а после точки перегиба до выходного окна - из электропроводного материала. В качестве проводящего материала электродов могут быть использованы

5 такие .; материалы, обладаюшие высокой электропроводностью, как серебро, золото, никель, вольфрам и т. д., а в качестве полупроводникового материала - либо материалы с высоким удельным сопротивле10 нием, либо различные полупроводниковые пленки нанесенные на электроизоляционную поверхность из фторопласта, винипласта. стекла,и т. ц.

Для проведения энергетического анализа

15 потоков частиц, например электронов, целесообразно заземлить наружную сетку и точки перегиба (точки с минимальной кривизной) тороидальной части, а положительный потенциал подавать на внутреннюю сферу и

20 на наружное выходное кольцо тороидальной части анализатора. Для обеспечения условий поворота частиц и постоянства электрической характеристики анализатора тороидальные пластины, расположннные концентриче25 ски, выполнены таким образом, что U< 8

QGN84, а величины ф И UR< % равны аналогичным величинам для сферической части анализатора (Я вЂ” средний ра-

30 диус кривизны тороидальных пластин; 4 зазор между пластинами, который для тороидальной части анализатора берется между двуми точками пластин, радиусы кривиз-! ны в которых лежат на одной прямой;

35 Q lp — разност потенциалов между этими . точками).

Таким образом, в устройстве осуществ . ляется электрический контакт всех элемен

: TGB наружного электрода и соответственно всех элементов внутреннего электрода анализатора, исключается действие краевых полей, которые возникают при последовательной стыковке нескольких анализато

45, ров с разнополярными потенциалами питания, и наиболее благоприятным образом

1 происходит стыковка сферического анализа- ,тора и дискретного детектора частиц. Kpojме того, можно испольэовать любой де-,ек50 тор, в том числе и коллекторный. В случае регистрации положительно заряженных ча:стиц (протонов, ионов и т. д.) необходима переполюсовка полярностям питающего напр я. жения.

Если надо получить узконаправленную угловую характеристику, сферическую част отклоняющей системы можно исключить, а сетчатую часть внешнего электрода торовой системы следует заменить сплошной проводниковой поверхностью.

Предмет изобретения

Электростатический анализатор заряженных частиц, состоящий из отклоняющего конденсатора, детектора и источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности 16 и точности измерений, электроды отклоня-. ющего конденсатора выполнены в виде частей сфер и торов, наружная полусфера электрически соединена с наружньи тором, внутренняя полусфера - с внутренним точепроть отни» ктпемаяны ром, электроды расположены концвнтр ски друг относительно друга, в наружн электроде полусфера и часть тора от п сферы до точки перегиба выполнены из водящего материала в виде сетки, а ча тора от точки перегиба до точки подач клоняющего напряжения - из полупрово кового материала, во внутреннем эл роде часть тора от полусферы до точки региба выполнена из полупроводниковог териала, а остальные части - из прово щего материала, причем радиусы криви электродов тора имеют зависимость, об но дропорциональн 7ю напражепностт! зазоре анализатора.

Составитель Е диколае

ТехредИ.КФранданова Корректоры: В.Брыксина

Редактор S,федотов

Иэд. 3й gPg Тираж

Закаэ 4 06

Подписное

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская нвб., 24

ЦНИИНИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений н открытий

Москва, l 13035, Раушсквя нвб., 4