Тороидальный электростатический энергоанализатор заряженных частиц Советский патент 1991 года по МПК H01J49/48 

пизатора соответственно до источника и приемника заряженных частиц), характеризующийся следующими отличительными параметрами: угловая протяженность электродов анализатора, определяющая угол искривления его оптической оси, составляет Ф 300°, а значения радиуров кри- визны электродов анализатора в аксиальном сечении удовлетворяет соотношению

1 +

(Я - 2 62 + ет) d (А + IA) Rr

о)

где RZ - радиус аксиальной кривизны электрода;

ei и 62 - долевые коэффициенты линейной и квадратичной составляющих поля электростатического дефлектора в разложении

Ег (п pi 0) Ео (Л -Hip + е2/о + ...), р ( r0 Rr) I Rr,(2)

определяемые известным образом из условий осуществления заданных радиального и аксиального преобразований при заданной угловой протяженности электродов и условия исключения .радиально-радиальной квадратичной аберрации;

d - расстояние- от оптической оси энергоанализатора до электрода, взятое со знаком плюс или минус в зависимости от направления отрезка d no или против радиус-вектора.

Положительное значение радиуса аксиальной кривизны означает, что ее центр и центр кривизны оптической оси анализатора лежат по одну и ту же сторону от электрода.

Радиусы аксиальной кривизны электродов, определяемые формулой (1), равны R2r 0,559 Rri для внутреннего электрода и R22 0,582 Rr2 для внешнего при di -2Rr и da - +0,2Rr, где Rai и Raa - радиусы радиальной кривизны внутреннего и внешнего электродов (см. фиг.).

Входящий в формулу (1) коэффициент ei определен исходя из известного условия, например (1), для осуществления преобразования типа точка в точку (Т-Т) в радиальной плоскости (условие преобразования tg (Р Ф/2 ) Rr/P L , где Р -v 3 -f ei и преобразования типа точка в параллели (Г-П) в аксиальном сечении с

0

5

двумя промежуточными фокусами при Ф 300° (условие преобразования гд(дФ-пП) Яг/ц1.гдеЧ v-(1 ), п - число промежуточных аксиальных фоку- сов.

Параметры и основные характеристики тороидальных электростатических энергоанализаторов приведены в таблице.

входящий в формулу (1) коэффициент в2 определен исходя из известного условия обращения в нуль коэффициента радиально-радиальной угловой квадратичной аберрации: Yаа 0 (см. таблицу). Найденные в

итоге значения радиусов аксиальной кривизны внутреннего RZ1 и внешнего RZ2 электродов анализаторов также приведены в таблице. Особенностью рассмотренного энергоаналиэатора является отношение радиусов аксиальной и радиальной кривизны электродов анализатора меньше единицы, в отличие, например, от сферического и цилиндрического энергоанализаторов, для которых это отношение равно точно единице и бесконечности соответственно. В таблице приведены значения коэффициентов дисперсии ( Y$ 2 L tg (Р Ф/2 ) и удельной относительной дисперсии (Yy -1).

n

Из таблицы видно, что представленный

на рисунке энергоанализатор с Ф 300° обеспечивает в 4,8 раза большую дисперсию и в 2,1 раза большую удельную относительную дисперсию, характеризующую реальные возможности реализации дисперсии анализатора ъ его разрешающей способности, чем известный сферический анализатор, также представленный в таблице для сравнения.

В таблице отражено исключение в предложенных вариантах энергоанализатора путем задания аксиальной кривизны электродов радиально-радиальной угловой

5 квадратичной аберрации , присущей цилиндрическому и сферическому анализаторам, Аксиально-радиальнаяi квадратичная угловая аберрация YjJ/lA/J2 , а также смешанная угловая аберрация вто0 рого порядкаУЛ АаД исключаются известным образом путем применения искривленной по изображению приемной щели заряженных частиц при аксиальном преобразовании Т-П или скругленных тор5 цов электродов дефлектора при аксиальном преобразовании типа Т-Т.

Энергоанализатор обеспечивает аксиальную фокусировку пучка заряженных час- тиц более сильную, чем анализатор

5

0

сферический. Для варианта с Ф 300° аксиальный угловой аксептанс анализатора составляет Д/3 355 мрад 20,2° при рабочей высоте электродов, равной ± 0,2 Rr.

Потенциалы электродов анализатора определяются известным образом по формуле

V -V0 d/Rr+e ( ,

где V0 EoRr - условный потенциал сферы радиусачРг, вызывающий поле Е0 на ее поверхности.

Формула изобретения Тороидальный электростатический энергоанализатор заряженных частиц, содержащий два электрода тороидальной формы, соединенные с источниками напряжения разной полярности, источники приемник заряженных частиц, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью одновременного увеличения дисперсии и разрешающей способности, электроды выполнены с угловым размером в пределах 180- 360° в плоскости, перпендикулярной оси тора, а отношение радиусов аксиальной и радиальной кривизны электродов меньшее единицы.

Изобретение относится к технике электростатического анализа заряженных частиц по энергиям. Изобретение может быть использовано для измерения энергетических спектров бета-частиц и электронов конверсии, испускаемых при радиоактивном распаде ядер, для измерения спектров рентгеновских, фото- и ОЖС-электронов, а также заряженных частиц в космическом пространстве. Целью изобретения является одновременное увеличение разрешающей способности и дисперсии энергоанализатора. Энергоанализатор содержит два электрода 1 и 2тороидальной формы, соединенных с источниками 3 и 4 напряжения, источник 5 заряженных частиц и приемник 6 заряженных частиц. Благодаря тому, что угол, образуемый электродами анализатора в радиальной плоскости, весьма велик и лежит в интервале 180-360°, можно улучшить одновременно как фокусирующие, так и дисперсионные свойства поля. 2 ил. На фиг.1, 2 схематически изображен а радиальной и аксиальной проекциях один из вариантов предлагаемого энергоанализатора. Энергоанализатор содержит два электрода 1 и 2 тороидальной формы, соединенных с источниками 3 и 4 напряжения противоположной полярности, источник 5 и приемник 6 заряженных частиц Электроды 1, 2, источник 5 и приемник 6 анализатора расположены в вакууме. На фигурах представлен симметричный вариант энергоакализатора (Li 2 L, где Li и La - расстояния от дефлектора анасл с о 4 vi vj