Магнитный спектрометр Советский патент 1983 года по МПК H01J49/30 

Изобретение относится к изме эдтельной технике, в частности к кор пу скул яри ойспектрометри|1, и может быть использовано, напримерj для исследования массового и энергетиче кого спектров плазмы. Известен магнитный спектрометр, содержащий вакуумную камеру с патру ком для ввода пучков заряженных час тиц, входую щель, электромагнит с полюсными наконечниками, и детектирующую сборку, причем полю ные наконечники выполнены с прямоли нейными входной и выходной границами Си. Недостатком устройства является низкая чувствительность ввиду отсутствия стигматической фокусировки и значительной погрешности юстировки электромагнита.. Известен магнитный спектрометр, содержащий профилированную вакуум;ную камеру с патрубком Для ввода пучков заряженных частиц, входную щель, электромагнит с прямолинейн лми полюсными наконечниками, размещенный вне камеры, юстировочное приспособление и жестко соединенные между собой фланец с Электрическими вводами, детектирующую сборку« вхбд ной и выходной магнитные экраны и диафрагму с Н сквозными отверстиями 2. . ()-c43eo pk V 4 (где 3tjj - угол наклона прямолинейных участков внутренней - ности наконечников к cj eHней траектории.пучков иссле Дуемых заряженных частиц; - входное плечо спектрометра; Kf,- угол наклона ане(1инвй поверх ности полюсных наконечников к направлению пучка на входе спектрометра; If - угол поворота i го пучка в однородном магнитИом поле радиус кривизны средней траектории i-го пучка 1 1 2, .. ., г. . На фиг. 1 представлен предлагаемый спектрометр, горизонтальный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. на фиг. 3 и 4 - варианты выполнения выходной границы полюсных наконечников . Магнитный спектрометр содержит , вакуумную 1 с патрубке 2 для ввода пучков заряженных частиц, в ко тором расположена входная «ель 3, размещены входнрй 4 и выходной 5 магнитные экраны, полюсные наконечНедостатком известного спектромет ра является низкая чувствительность, обусловленная погрешностью юстировки и отсутствием стигматической фокусировки пучков заряженных частиц, т.е. одновременной фокусировки в вертикальней и горизонтальной плоскостях, что снижает светосилу спектрометра. Кроме того, профилирование вакуумной камеры, вызванное тем, что размеры детектирующей сборки npeBbBuaipT величину зазора электромагнита, усложняет данное устройство, снижает его йадежность. Цель изобретения - повьшение чувствительности магнитного спектрометра, . . Указанная цель достигается тем, что в магнитном спектрометре, содержащем вакуумную камеру с патрубком для ввода пучков заряженных частиц, входную щель, электромагнит с полюсными наконечниками и жестко соединенные между собой фланец с электрическйми вводами, детектирующую сборкуf входной и выходной магнитные экраны и диафрагму с п сквозными отверстиями, полюсные наконечники размещены в полости вакуумной кгьмеры и закреплены на фланце, а их внутренняя ndверхность выполнена в виде t прямолинейных участков, угол наклона кото рых определяется из следующего соот-. ношения. ., )/i.l(v ) k . ц, , V 0/KO J ники 6, диафрагма 7 и детектирующая . Сборка 8. Сигналы с детектирующей сборки 8ВЫВОДЯТСЯ через фланец 9. Магнитные экраны 4 и 5 прикреплены через фиксаторы 10 с помощью болтов к полюсным наконечникам 6. Последние посредством уголков 11 присоединены к фланцу 9, причем диафрагма 7 и детектирукйцая сборка 8 монтируются на опорной пластине 12, удерживаемой уголками 11 и прикрепленной к выходному экрану 5. Для калибровки спектрометра предусмотрены цилиндр 13 Фарадея и датчик 14 магнитного поля. Вакуумная камера 1 с полюсными наконечниками 6 расположена в зазоре электретлагнита 15. На фланце 9 размещены электрические вводы 16. Полюсные наконечники 6 имеют входную 17 и выходную 18 границы. ; Выбор конкретных значений углов и V можно ocyщecтви fь, например, полагая «. congt или V соп5 для всех пучков, выделяемых диафрагкюй 7 (фиг. 3 и 4). Устройство работает следующим образом. . Электромагнит--15 Подключается к источнику питания и на вход спектрометрия Аодается пучок заряженных частиц. Н зазоре между полюсными наконечнийами 6 формируется однородное магнитное поле, Эффективная граница которого определяется магнитными экранами 4 и 5. В зависимости от энергии частиц или от отношения массы частицыкк ее заряду в магнитном пЬле происходит разделение исследуемого пучка частиц. Диафрагма 7 вьзделяет из щелевого пучка отд(альные пучки с определенным значением импульса которые регистрируются детек тирующей сосфкой 8, сигналы с которо выводятся через фланец 9. При этом, выполняя выходную границу полюсных наконечников электромагнита зигзагообразной, можно в многоканальном магнитном спектрометре одновременно осуществить фокусировку в горизон тальной ивертикёшьной плоскостях, т.е обеспечить стигматическую фокусировку, что невозможно достичь в случае прямой выходной границы. Выполняя каждый участок выходной гра ницы (сривслинейным, можно обеспечить фокусировку более высокого порядка. Вследствие того, что экраны, полюсные наконечники электромагнита, диафрагма и детектирующая сборка расположены в одной области, а именно внутри вакуумной камеры, становится возможным зафиксировать их взгшмноё положение, определяемое из раст чета ионно-оптической системы. Укажанное соединение позволяет одновременно с фланцем вьздвигать всю сборку, что упрощает процесс монтажа и наладки. Таким образом, расположение полюсных наконечников внутри вакуумной камеры и жесткое соединение их с другими элементами позволяет устранить необходимость точной юстировки всего электромагнита относительно камеры. Размещение полюсных наконечников в полости вакуумной камеры и профилирование их выходной границы позволяет повысить чувствительность спектрометра за счет йоэышения;: светосилы спектрсялетра и устранения ошибки положения электромагнита.

МАГНИТНЫЙ СПЕКТРШЕТР содержащий вакуумную камеру с патрубвом для ввода пучков заряженных частиц, вхспную цель, электромагнит с полюсными наконечниками и жестко соединенные между собой фланец с элекагрическими вводами, детектиру1ов|ую сборку, входной и выходной MarHHTHfieэкраны, и диафрагму с п сквоэньми отверстия . ми, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повыиения чувствительности, в нем полюсные наконечники раэмецены в полости вакуумной камеЕ«1 и закреплены на фланце, аих внутренняя по.верхность выполнена в вцде п прямолинейных участков, УГОЛГ наклона ко 4торых определяется из следукпегоЩ соотношения: раднус кривизны сс)едней т(аёктории t-го пучка. i «1,2,... , п к направлению пучка на вхо, де спектрометра; У - угол поворота i -го пучка в опнороднсм магнитист поле

/3

фи9.1

li

U utT-i-/

Ь