Устройство для определения состава солнечного ветра Советский патент 1975 года по МПК G01T1/17 

Изобретение относится к устройствам для определения параметров потоков заряженных частиц. Одной из важных задач в экспериментальной ядерной физике и геофизике является определение состава потоков заряженных частиц и вклада различных компонентов в общий поток, например, в солнечном ветре. В солнечном ветре, помимо протонов, содержатся ионы различных элементов (однозарядные и двухзарядные ионы гелия, ионы кислорода и т. д.). Относительное содержание двухза-, рядных ионов гелия оценивается 10%, однозарядных ионов гелия ,1% от содерл ания протонов, ионов других элементов еще более незначительное количество. Известные устройства для определения состава солнечного ветра содержат электрические анализаторы, в которых измерения производят путем последовательного изменения величины отклоняющего напряжения. При малой плотности измеряемых потоков частиц существенно увеличивается время измерений, причем между измерениями компонентов проходит значительное время (несколько десятков-сотен сек), что снижает достоверность измерений. Проведение многомерных измерений аппаратурой, состоящей из нескольких однотипных приборов, затруднено, поскольку малая величина потоков иопов гелия и ионов других элементов, находящаяся на уровне предела чувствительности аппаратуры, делает невозможным одновременное снятие энергетических распределений частиц и онределение соотношения различных компонентов солнечного ветра. К тому же как энергия частиц (скорость ветра), так и соотношение компонентов непрерывно изменяются. Можно существенно сократить время измерений, повысить точность измерений и получить более достоверные результаты, если использовать тот факт, что различного внда- частицы в солнечном ветре имеют одинаковую направленную скорость. Поскольку плотность потока протонов значительно выше плотности потоков ионов, максимум энергетического распределения протонов Ер и скорость ;р(тр - масса протона) мо- -- К 2тр гут быть онределены с помощью спектрометра протонов с тремя электростатическими анализаторами. Использование спектрометра позволяет осуществить автоматическую настройку иа максимум энергетического распределения протонов и производить непрерывное измерение скорости частиц V. Тогда с помощью дополнительных селекторов, настроенных па совмещение центра энергетическою канала с энергиями где Шг - масса иона, Пг - константа, можно измерить состав потоков ионов со скоростью V, уменьшить время измерений и отказаться от сложной аппаратуры. В селекторах могут быть использованы анализаторы с электростатическими и магнитными полями, имеющие высокий фактор разделения частиц по энергиям и зарядам. Предлагаемое устройство для определения состава солнечного ветра состоит из спектрометра протонов с автоматической настройкой на максимум энергетического раснределеиня частиц, содержащего электростатическую отклоняющую систему, детекторы протонов, схему управления, источник напряжения и блок питания и селекторы ионов, включающие в себя анализирующие системы с электростатическими и магнитными иолями, детекторы ионов, регистраторы, блоки питания, и ключевого пропускателя. Цель изобретения - повышение точности и обеспечение непрерывности измерений. Для этого блоки питания селекторов ионов соединены с ключевым пропускателем, имеющим коэффициент пропускания напряжения, прямо пропорциональный энергии и обратно пропорциональный заряду измеряемых ионов, и соединенным со схемой управления и источником напряжения. Предлагаемое устройство схематично изображено на чертеже. Оно состоит из спектрометра протонов с отклоняющей системой 1, тремя детекторами 2, из которых крайние соединены со схемой управления 3, источником напрял ения 4 и блоком питания анализирующей системы 5, и селекторов ионов, в состав которых входят анализирующие системы 6, детекторы 7, регистраторы 8 и блоки питания 9 анализирующих систем. Кроме того, в прибор входит ключевой пропускатель 10, соединенный со схемой управления 3 и источником напряжения. В случае автоматической настройки спектрометра протонов на максимум энергетического распределения сигнал со схемы управления переводит ключевой пропускатель в состояние, при котором напряжения на его выходах прямо пропорциональны энергиям измеряемых ионов Ег и обратно пропорциональны заряду иона qt. Схема ключевого прог.ускателя построена по принципу логической схемы «И - И с различными коэффициентами пропускания. Предлагаемое устройство позволяет непрерывно измерять состав потоков ионов различного вида, имеющих малую плотность, в центре их энергетических распределений, причем исключается необходимость определения всего энергетического распределения ионов каждого вида и обеспечивается непрерывное измерение плотности потоков ионов, что значительно сокращает время измерений. Предмет изобретения Устройство для определения состава солнечного ветра, состоящее из спектрометра протонов с автоматической настройкой на максимум энергетического распределения частиц, содержащего электростатическую отклоняющую систему, детекторы протонов, схему управления, источник напряжения и блок питания, селекторы ионов, включающие в себя анализирующие системы с электростатическими и магнитными полями, детекторы ионов, регистраторы, блоки питания, и ключевого пропускателя, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности и обеспечеиия непрерывности измерений, указанные блоки питания селекторов ионов соединены с ключеьым пропускателем, имеющим коэффициент пропускания напряжения, прямо пропорциональный энергии и обратно пропорциональный заряду измеряемых ионов, и соединенным со схемой управления и источником напряжения.