Угловой спектрометр заряженных частиц
Иллюстрации
Реферат
УГЛОВОЙ СПЕКТРОМЕТР ЗАРЯЖЁН НЫХ ЧАСТИЦ малой энергии, содержащий электростатический анализатор с коак сиально расположенными наружным и внутренним отклоняющими элементами, причем наружный элемент состоит по крайней мере из двух изолированных электродов, усилитель-формирователь, счетчик ит шульсов, источник питания электростатического анализатора с коммутатором напряжения питания, с каждым выходом которого соединен один из электродов внешнего элемента и источник .питания детектора, о тл ич ающ и и с я тем, что, с целью УПРО1ЦЙНИЯ устройства, в нем отклоняющие элементы выполнены цилиндрической формы, причем во внутреннем цилиндре на участках пересечения траектории пучка заряженных частиц с этим цилиндром напротив внешних электродов выполнены две кольцевые прорези с числом сегментов, равным числу изолированных электродов, и шириной, равной ширине указанного пучка в местах пересечения его с внутренним цилиндром, внутренний цилиндр соединен с корпусом спектрометра , а на торцах этого цилиндра установлены две диафрагны-Входная и выходная. и
„„SU„„745294
СОЮЗ СОНЕТСНИХ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЪГГИЙ (2i ) 2691550/18-25 (22) 04а12.78 (46) 07 ° 04.83. Вюл.913 (72.) Л.С. Горн и В.И. Хазанов (53 ) 621.387.42(088.8) (56 ) 1. Вайсберг О.Л. и др. Много-, канальный модупьный спектрометр электронов и протонов малых энергий."При.. боры и техн. эксперименты", 1971, в6, с,42-44, 2. Журина Л.С. и др. Приборы для плазменных измерений в космических исследованиях. В сб. "Ядерное приборостроение", вып.34-35, т.1,И., Атомиздат, 1977, с.163-179, 3. Авторское свидетельство СССР
9 577849, кл. Н 01 Ю 39/34, 1975 (прототип ) (54 ) (57 ) УГЛОВОЙ CIIEKTPONETP ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ малой энергии, содержащий электростатический анализатор с коаксиально расположенными наружным и внутренним отклоняющими элементами, причем наружный элемент состоит по
3IgI . Н 01 Ю 49/00; С, 02 Т 1/36 крайней мере из двух изолированных электродов, усилитель-формирователь, счетчик импульсов, источник питания электростатического анализатора с коммутатором напряжения питания, с каждым выходом которого соединен один из электродов внешнего элемента, и источник питания детектора о т/ л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения устройства, в нем отклоняющие элементы выполнены цилиндрической формы, причем во внутреннем цилиндре на участках пересечения траектории пучка заряженных частиц с этим цилиндром напротив внешних электродов выполнены две кольцевые прорези с числом сегментов, равным числу изолированных электродов, и шириной, равной ширине указанного пучка в местах пересечения его c внутренним цилиндрОм, внутренний С цилиндр соединен с корпусом спектрометра, а на торцах этого цилиндра установлены две диафрагмы-входная н выходная.
745294
1О
Недостаток такого устройства
его сложность. Для измерения распределений заряженных частиц разных энергий на отклоняющие элементы подают равные парафазовые напряжения, Изобретение относится к ядерной физике, в частности к измерению ядерных излучений и рентгеновских лучей, и может быть использовано в космических исследованиях для измерения угловых распределений заряжен-5 ных частиц малых энергий.
Известны угловыа спектрометры заряженных частиц малой энергии, содержащие по крайней мере два независимых узла детектирования с электростатическим анализатором и детектором частиц 1,2 g . В таких спектрометрах каждый узел детекти рования имеет угол поля зрения У и узлы размещены так, что угол между 5 осями направленности поля зрения смежных узлов составляет также а общий угол поля зрения спектро- метра равен n×, где n - число узлов детектирования. 20
Существенный недостаток этих устройств — различное изменение во времени эффективности разных детек торов, что приводит к неравномерности угловой характеристики спектрометра 25 и снижению его угловой чувствительности. КРоме того, такие спектрометры имеют большие габариты и массу.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является угло-30 вой спектрометр, который содержит электростатический анализатор с коаксиально расположенными наружным и внутренним отклоняющими элементами тороидальной формы, причем наружный элемент состоит по крайней мере из двух изолированных электродов, детектор — электронный умножитель, усилитель-формирователь, счетчик импульсов, источник питания электростатического анализатора с коммутатором напряжения питания, с каждый выходом которого соединен один из электродов внешнего элемента, и источник питания детектора (3 1. В этом спектрометРе отклоняющие элементы выполне- 45 ны в виде и пар изолированных электро-. дов, имеющих разную направленность ! осей зрения. Каждая пара электродов соединана с одной из и пар выходов коммутатора напряжения питания элект-50 ростатического анализатора. Этот коммутатор поочередно передает на одну из пар отклоняющих элементов равные ,по значению, но противоположные по знаку напряжения, и следовательно, 55 на детектор попадают частицы, проходящие через эту пару отклоняющих элементов, идущие на устройство под определенным углом относительно базовой плоскости. изменяемые в пределах от нескольких вольт до нескольких сот вольт, коммутатор не должен вносить дополнительных погрешностей, соизмеримых с минимальными значениями этого напряжения. Выполнить такой высоковольтный прецизионный коммутатор парафазного напряжения достаточно сложно.
Цель изобретения - упрощение устройства.
Для этого в предлагаемом устройстве, содержащем электростатический анализатор с коаксиально расположенными наружным и внутренним отклоняющими элементами, детектор, усилительформирователь, счетчик импульсов, источник питания электростатического анализатора с Ro vTBTopoM напряжения питания и источник питания детектора, элементы электростатического анализатора выполнены цилиндрической формы, внешняя пластина состоит по крайней мере из двух изолированных электродов и каждый из электродов соединен с одним из выходов коммутатора напряжения питания. Внутренний цилиндр соединен с корпусом спектрометра, на участках пересечения траектории пучка с этим цилиндром напротив внешних электродов выполнены две кольцевые прорези с числом сегментов, равным числу изолированных электродов, и шириной, равной ширине пучка в местах его пересечения с внутренним цилиндром, а на торцах этого цилиндра установлены две диафрагмы - входная и выходная. Ширина о пучка заряженных частиц, и следовательно, кольцевых прорезей определяется диаметром входной диафрагмы; а расстояние между центрами прорезей 0 зависит от энергии частиц Е, разности радиусов внешнего и внутреннего цилиндров а Р„приложенного к пластинам напряжения < и угла направленности пучка заряженных частиц 8 следующим образом:
Р= 2дйЕ sin2e((gv).
На чертеже дана структурная схема предлагаемого углового спектрометра.
Угловой спектрометр содержит анализатор с внешними электродами 1, внутренним цилиндрическим, электродом
2, имеющим кольцевые прорези 3 и входную и выходную диафрагмы 4, детектирующий элемент — электронный умножитель 5, усилитель-формирователь б, счетчик импульсов 7, источник питания 8 электростатического анализатора с коммутатором 9 этого напряжения питания и счетчик питания 10 детектирующего элемента.
Детектирующий элемент 5 соединен с источником питания 10 и усилителем745294
Редактор Н. Аристова ТехредЖ.Кастелевич Корректор В ВУтяГа
Заказ.6585/3 Тираж 701 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 формирователем 6, а усилитель-формирователь 6 соединен со счетчиком импульсов 7. Источник питания 8 электростатического анализатора соединен входом коммутатора 9, а с выходом коммутатора связаны электроды 1. .Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Заряженные частицы под разными углами поступают через входную диафрагму 4 в пространство между откло- 10 няющими пластинами анализатора 1 и 2.
Поскольку только на один из электродов 1 через коммутатор 9 поступает напряжение от источника 8, только частицы", попавшие в этот промежуток 5 и направленные под определенным углом, отклоняются от прямолинейного пути, проходят через кольцевые цели
3, выходную диафрагму 4 и попадают в детектирующий элемент 5. Возникшие в детекторе 5 импульсы; усиливаются и формируются усилителемформирователем 6 и регистрируются счетчиком импульсов 7.,2
Предлагаемое устройство существенно проще прототипа; источник питания электростатического анализатора вырабатывает напряжение не обеих, .а только одной полярности, коммутатор этого напряжения передает на один из выходов также напряжение не обеих, а только одной полярности, и число выходов в коммутаторе сокращено вдвое. Это повысило надежность спектрометра и понизило его стоимость.