Способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц и устройство для осуществления этого способа

Способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц и устройство для осуществления этого способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтскин

Социалистимвских

Республик анвтаоав

ИЗОБРЕТЕНИЯ (й) Дополнительное к авт. свнд-ву

2 (51) М. Кл.

{22) Заявлено 08.01. 76 21) 2 309706/25 с присоединением заявки №вЂ”

Н 01 J 39/00

Гооударотеннинй номнтот

Совета Министров СССР по делам изобретений н отнрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано25.05.78.Бюллетень № 1g (46) Дата опубликования описания 05.05.78 (53) УДК 621.384. .663 (088.8) (72) Авторы изобретении

Н. А. Кошилев и H. А. Строкин

Сибирский институт земного магнетиз.ла, ионосферы и распространения радиоволн Сибирского отделения АН СССР (7a) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СПЕКТРА

НЕЙТРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

Изобретение относится к технике получения атомных и молекулярных пучков.

Известен способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц, основанный на взаимодействии пучка нейтральных частиц с анализатором спектра $1/ .

Известно устройство дль осуществления этого способа, содержащее источник нейтральных частиц и анализатор спектра, распо ложенный на выходе источника 1 1 .

Однако взаимодействие исследуемого пучка с анализатором приводит к изменению структуры исследуемого пучка.

Известен также способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц, та получаемых при перезарядке первичного иоа ного пучка на газовой мишени, помещенной в тормозящее первичный пучок электричес ° кое поле, основанный на взаимодействии пучка нейтральных частиц с анализато- 20 ром (2).

Известно устройство для осуществления этого способа, содержащее анализатор энергетического спектра, секцноннрованную ка» меру перезарядки, заполненную газом и 25 подключенную к источнику тормозящего электрического поля, и источник первичного ионного пучка.

Однако и в данном случае происходит изменение спектра и разрушение пучка нейтральных частиц при взаимодействии его с анализатором спектра.

Цель изобретения — сохранение пучка нейтральных частиц в процессе измерения.

Поставленная цель достигается тем, что анализируют энергетический спектр вторичных ионов, полученных в газовой мишени и ускоренных в противоположном движению первичного пучка направлении в селект рическом поле, тормозящем первичный ион ный пучок, причем параметры газовой мишени соответствуют условию ттой т*. 4 1 где тт, — плотность газа мишени, б сечение перезарядки, 0 — длина перезарядки.

В предлагаемом устройстве для реалнза ции способа анализатор энергетического спектра расположен между источником первичного ионного пучка и секционированной камерой перезарядки, 573086

При измерении спектра предлагаемым способом в камере перезарядки с тормозя-! дик(первичный пучок ионов H c энер( гней г., электрическим полем и водородной газовой мишенью происходит процесс + ъ ь +

Йе — H + Ц, (стрелкой сь указана бы-.(рая частица), в результате которого, если пространствене!ым зарядом пучка пренебречь, образуются быстрые нейтральньге час rerrr l г.! с энергией

Е, = Ео "8(Р и ионы H с практически ну левой энергией. В дальегейшем нейтральные части!в 1 Я уходят из каме >ы в направлении первичного пучка, а ионы И ускоряются в обратном направлении и приобретаеот на вы15 ходе из камеры энергию E,2 = P Q . TGKHM

Образом, из камеры перезарядки выходят в грот:-гпоположные стороны два потока частиц

ilMBIoli1 (x. 1!!1(рокий(спектр llo энергии 8 диапазоне 0 -- Е „ поток нейтральных. частиц

20 и поток вторичных ионов; энергия нейтральиы ; частиц оказывается связанной с энергней вторичных ионов соотношением

F Eg

Д?1 получения однозначного соответствия мее(;ду cliBI(тр,".!ми нейтральных частиц и BTo р!(ч!(Ы Х ИОНОВ ИСПОЛЬЗуЕТСя ГазоВая МИШЕНЬ, параметры которой удовлетворяют соотношек с }(Й,о Р " 1, причем количество

30 вторичных попов будет соответствовать ко,нг:.Остау пейтралов, когда сечение лереза 2 р.-:дк.!. 1:г. намного превосходит сечения дру-t:.;;1гг.:,, 1 г.ьггведегеы энергетические рас-, . л!. Зд=;.:.:;=. -:я 8 " (8 (= нейтрапьных

-.(З(„ Еиil 1-, ", ПОЛУь(ЕЕЕЕП IB ПРИ НЕй ГРагПЕЗаЦИИ .«-:-Ека ионов Н с энергией Е о =ИКч3 на г.!ОлекуЛярног.! водороде в камере перезарядки -; линейным делителем для разных тор:;Озя!. .!Их напряжений; HB фгп . 2 - Ое!ергетнческие распределения Д;е (с(1= в

СЛУЧаЕ НЕ?!ИЕЕЕйНОГО ДЕЛИТЕЛЯ ДЛЯ Раэщ,ьХ тормозя!цпх 11ат-ряженг;Й; на фиг. 3 показано .,-!эдна-, аЕ ь(,-,Е j Or рОйочь ВО ддя ИЗ;.!ЕрЕЕ.-Ия 45

B1rBo BTé B(I1o o распределеепгя нейтральных

".Стройство состоит.из источника г. по?lO !(И TBnl IKbr X rlorIOB, Масс--аиаЕЕИЗ аьтора 2, BH8i" !!1!Зг(ора,.- вторичных ионов, камеры r ne 50 ь - 3 ".О "и ч:Я! (r rr 5 напрж (енегй систб

1 .. з+ьь

6 р.„: —,и:с-,.p„i:ции, о Tr(лоегя5ощего конденсr!

Тора. 7. г ьОНТРОЛЬ ОСУЩЕСТВЕЕЯЕТСЯ (nB JOIII6M Об»

55 р(- зом:. ." ьое(оэпергетический пучОк иОнов водОрО д. =Е! .р!.И Еь Е@, — И КЗ,Б ь nOrnirae "ь мьг!I в источнике = с масс анализаторОм

ПонадаЕТ В;.лг1ОГОКЯЕЕОЛЬЕььь1й BIIBpFOQ"ÛËI!Çа.

60 тор I à -.." .""-.:o=-е плоского конденсатора с угло. входа первичного п и анализируемого (ь.} (-} о пучков 8 = 45 . Отклоняясь в поле

О анализатора на 90, первичный пучок входит в секц}(онированную камеру 4 перезарядки, потенциалы секций которой устанавливаются делителем 5 напряжения. Ионы

I"I перезаряжаются на молекулярном водороде, образуя быстрые нейтральные час(ь О теппг и, продолжающие движение в направлении первичного пучка с энергией, o!гределяемой потенциалом точки перезарядки (Е1 = Е -8 rir )), и медленные ионы г(,уско-О

+ 2 ряемые тормозящим дпя ионов Н полем камеры в обратном направлении до энергии Е = Р (г ъ приобретаемой ими на выходе камеры.

Пучок вторичных ионов в дальнейшем попадает в анапизируюшее по энергиямполеконденсатора анализатора 3 вторичных ионов, сепарируется по энергиям и попадает на цилиндры Фарадея системы 6 регистрации, с которых их ток считывается микроамперметром. Энергетическое распределение нейтрапьных атомов восстанавливается по спектру вторичных ионов с помощью соотношения.

Е < ŠΠ— Е g (что выпьолняется при

IIaI.?rerIrrsv водорода в камере перезарядки

-Д

Й5 10 мм рт. ст. и Й,, много большем се-!ений других процессов). Отклоняющий конденсатор 7 Очищает пучок нейтральных частиц от неперезарядившихся ионов Н

Управление формой спектра нейтральных час тип по энергии производится изменением распределения тормозящего потенциала по длине камеры.

}-}а фиг. (. приведены кривые энергетического распределения в случае линейного о делителя Ч = Я (И вЂ” номер секции камеры) для разных тормозящих напряжений: тоp =2,5 КВ; б - т(ьрм. =5,5 кВ; в-UTîrr>

20 кН; г - расчетная кривая, На фиг. 2 - то же, в случае нелинейно-,î делителя ц, = v (ff-г(.), при котором возрастает доля низкоэнергетичегых нейтралов: (д - Цт р, = 4,1 КЯ; е -11 кВ; ж - Цр,= 12 КВ; и - расчетная кривая).

Возможность бесконтактного контроля энергетического распределения нейтральных частиц в ходе эксперимента искпгсчает впияние на резупьтаты измерений нестабильности работы источника частиц. В связи с этим отпадает необходимость набора статистики, что сокращает время, необходимое на проведение эксперимента, и снижает требованяя к стабильности работы применяемых устройств, Формула изобретения

l. Способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц, получаемь!х

5730b6 при перезарядке первичного ионного пучка на газовой мишени, помешенной в тормозящее первичный пучок электрическое поле, о т л и ч а в шийся тем, что, с целью сохранения пучка нейтральных частиц в прсьцессе измерения, анализируют энергетический спектр вторичных ионов, полученных в газовой мишени и ускоренных в против .положном движению первичного пучка направлении в электрическом поле, тормозяше первичный ионный пучок, причем параметры газовой мишени удовлетворяют условию

Пой о Р Ь 1, где Ио — плотность газа мишени, 6 > — сечение перезарядки, - длина .перезарядки.

2. Устройство для осушествлеш.я способа по и. 1, содержашее анализатор эи(ргетического спектра, секппош рованную камеру перезарядки, заполненную газом и подключеннук к источнику тормозяшего электрического поля, и источник первичного ионного пучка, отличающеесятем, что анализатор энергетического спектра расположен между источником первичного ионного g пучка и секционированной камерой перезарядки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. " РИ 6 . TE u i д6 1966,.9, р. 730, 1s 2. меч,ба ДпвЫит" 1972, 43, h4 1, р.29-31.