ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ СПЕКТРОМЕТР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Советский патент 1970 года по МПК H01J49/22 G01T1/36 

Пзобретение относится к области регистрации заряженных частиц в космическом иространстве.

Известные конструкции снектрометров заряжеиных частиц включают в себя электростатические отклоняющие систе.мы, источник нитания и детектор заряженных частнц. Для обеспечения высокой чувствительности апнаратуры используются цилиндрические отклоняющие конденсаторы с большой нлощадыо входного окна или отклоняющие системы, выполненные в виде сфер.

В известных устройствах зазоры между пластинами отклоняющих конденсаторов имеют постоянную величину, а входные и выходные окна - равные илощади. В результате этого порог чувствительности приборов по измеряемой плотности потока ограничен площадью входного окна детектора.

В случае же увеличения площади входного окна детектора и соответственно зазора между пластинами отклоняющего конденсатора возрастают габариты и вес устройства в целом. Это нежелательно при проведении исследований на космических аппаратах.

Цель предлагаемого изобретеиия - повышение чувствительпости и одновременно расширение диапазона измерений плотностей потока заряженных частиц с помощью электростатистических спектрометров. Это происходит за счет применения отклоняющей систе.мы, ) которой площадь входного окна во много раз превышает площадь выходного окна.

Предлагаемый электростатический спектрометр заряженных частиц отличается от известных конструкций тем, что пластины отклоняющего конденсатора выполнены таким образо.м, что величина зазора между пластинами конденсатора уменьшается с увеличением угла поворота част1щ при постояпио.м отнощении величины зазора к среднему радиусу поворота пучка частиц.

Предлагаемое устройство представлено па чертеже.

Оно состоит из пластип / ои;лоняюи1,его конденсатора, источника 2 питания и детектора 3.

Условие селекции заряженных частиц для откло11яюи;их кон.:1,еисаторов определяется следующим соотнои1ением:

-i-T 2 d,.

где ЕО - средняя энергия анализируемых частиц; и - разиость потенциалов на пластинах /; q - заряд частицы; . - средний радиус поворота пучка частиц; d - величина зазора между пластинами.

При подаче на конденсатор разности поd,. тенциалов U постоянство отношения

O-f

обеспечивает выполнение условия селекции частиц со средней энергией ЕО в энергетичеd.

ском интервале шириной этом

R.

случае пластины конденсатора имеют форму логарифмической спирали (R. d- , где d и k постоянные). Такая форма пластин может использоваться как в цилиндрических, так и в сферических и тороидальных конденсаторах. Возрастание нанряженности ноля с увеличением угла поворота частиц приводит к изменению радиуса кривизны траекторий частиц. В результате этого увеличивается плотность потока частиц на выходе конденсатора. В отличие от конденсаторов с постоянными зазорами и радиусами пластин, в предлагаемом конденсаторе поле между двумя ближайшими точками противоположных пластин искривляется. Это приводит к возникновению составляюш,их поле, совпадающих с направлением движения частиц, и сжатию траекторий частиц к радиусу Rof- Таким образом, частицы с энергией, близкой к ЕО, падающей на входное окно конденсатора, будут двигаться по траекториям, близким к форме пластин, в связи с чем обеспечивается их прохождение через конденсатор.

Площадь выходного окна отклоняющего

конденсатора, как и в известных устройствах,

близка к площади детектора. Однако отнощение площади входного окна отклоняющего

конденсатора к площади выходного окна в

предлагаемом устройстве может быть достигиуто 10-100 и больше.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить чувствительность прибора более, чем в 10-100 раз, и одновременно снизить его габариты и вес.

Предмет и з о о р е т е и и я

Электростатический спектрометр заряженных частиц, состоящий из пластин отклоняющего конденсатора, источника питания и детектора заряженных частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности устройства, уменьшения его габаритов и веса, пластины отклоняющего конденсатора выполнены таким образом, что величина зазора

между пластинами конденсатора уменьшается с увеличением угла поворота частиц при постоянном отношении величины зазора к среднему радиусу поворота пучка частиц.

лл