Измеритель потока заряженных частиц малой энергии Советский патент 1975 года по МПК G01T1/17 

Изобретение относится к экспериментальной физике и может быть применено при измерении плотности потока и энергетического распределения электронов, протонов и ионов малой энергии.

Известны измерители потока заряженных частиц малой энергии, состоящие из отклоняющего электростатического анализатора, детектора, нормализатора, счетчика импульсов и преобразователя, вырабатывающего отклоняющие напряжения.

В известных измерителях потока заряженных частиц малой эпергии центр энергетического интервала ЕО определяется параметрами отклоняющей системы: расстоянием d между пластинами и средним радиусом г (папряжением на отклоняющих пластинах ±U). Ширина энергетического интервала для такого устройства зависит от данной энергии Е,

I/

от величин d и г А - Еj и не может

быть изменена электрическим путем. Однако такое изменение часто оказывается необходимым. Например, оценку энергетического распределения выгодно проводить, снимая спектр в нескольких относительно широких зонах, гогда как для выявления деталей спектра необходимо измерение плотности потока частиц при пескольких значениях энергии с малым интервалом АЯ. Для контроля за наличием

2

излучения необходимо расширение интервала Af, тогда как увеличение расстояния d между пластинами, необходимое для повышения отношения Е.Е, приводит к значительному воздействию видимого и ультрафиолетового излучений на детектирующий элемент.

Модулировать напряжение отклонения U, линейно изменяя его в пределах от t/i до t/a, и усреднять число сигналов по зоне не

удается из-за прямой пропорциональности между величинами Af и Е. Действительно, по мере линейного измерения энергии Ей с изменением и так же линейно расширяется зона пропускания Af. Поэтому при трапецеидальной функции пропускания анализатора результирующая функция Ф пропускания при равномерном изменении напряжения отклонения и определяется как суперпозиция отдельных функций фС) и явно не равномерна в

пределах зоны 1-Е. Это приводит к значительным искажениям показаний в зависимости от ширины зоны.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения и увеличение точности измерения

путем обеспечения равномерности функции пропускания отклоняющей системы независимо от ширины энергетической зоны.

Цель достигается тем, что в предлагаемый измеритель потока заряженных частиц малой

энергии дополнительно введены непрерывно

работающий генератор, цепочка триггеров, ключевые элементы, цепочка резисторов, образующие генератор напряжения, спадающего во времени по закону 1/7, и источник тока, причем вход управления преобразователя соединен с генератором напряжения, вход которого связан с источником тока, задающего начальное значение напряжения. При этом число ключевых элементов, дейстзующих в rciicраторе, определяет мннимальаоэ значение напряжения отклонения.

Отклоняющие напряй :енкя изменяются (модулируются) во времени по закону /t, что в сочетании с линейной ЗДЕИСНМОСТЫО зоны ДЕ от энергии Е обеспечивает суммирование равной доли сигналов на единичный энергетический интервал в пределах граннмиых значений энергий EI-EZ- Основным отличием предлагаемого измерителя является увеличение относительного времени, в течение которого суммируются сигналы данной энергетической зоны, но мере уменьщения энергии Е и, следовательно, щирины ДЕ зоны, что ноззоляет скомпенсировать зависимость величины Д от текущего значения Е энергии.

На чертеже приведена блок-схема предлаlaeMoro измерителя нотока заряженных частиц.

Р1змеритель содержит отклоняющий электростатический анализатор 1, детектор 2, нормализатор 3, счетчик 4 импульсов, генератор 5 тока с резистором 6, преобразователь 7, непрерывно работающий генератор 8, цепочки триггеров 9-12, ключевые элементы 13-16 и резисторы 17-20.

Измеритель работает следующим образом.

Поток частиц в пределах выбранной энергетической зоны проходит через отклоняющий электростатический анализатор 1, регистрируется детектором 2 и в виде импульсов, нройдя нормализатор 3, фиксируется счетчиком 4.

Верхнее граничное значение 2 энергии определяется генератором 5 тока. Вырабатываемый им ток / создает на резисторе 6 с сопротивлением R падение напряжения R, действующее на преобразователь 7. С выхода преобразователя 7 на отклоняющие нластины поступают напряжения, пропорциональные по величине .. Для модуляции отклоняющих

напряжений импульсы от непрерывно работающего генератора 8 ноступают на цепочку из li триггеров 9-12, управляющих состоянием ключевых элементов 13, 14, 15, 16. Через ключ 13 замыкается на землю резистор 17 с сонротизлением т/,-через ключ 14 - резистор 18 с

mR..

сопротивлением - , через ключ 1о - резитК

стер 19 с сопротнвлением

и, наконец, через ключ 16 замыкается резистор 20 с сопроniR

тивлеиием . b результате щунтирования

2«-1

резисторами 17, 18, 19, 20 резистора 6 при

числе импульсов, зарегистрированных тригге1 1МИ 9, 10, 11, 12, равном О, 1, 2, 3, 4,..., сумм ..рное сопротивление составляет соответст/ венно R, R

; RR

да + 3 да -f 4

т Л- 1т -f 2 т

, уменьп Т. Д.; но такому же закону

т + t

щаются и отклоняющие нанряжения. После заполнения объема счета триггеров 9, 10, 11, 12, напряжение U восстанавливается до нер5 воначального значения и начппает спадать вновь. Время, в течение которого каждый энергетический участок Д дает вклад в суммарные показания, увеличивается по мере того, как с уменьщением величины Е (напряжения И) сама величина ДБ сокращается. Число k триггеров определяет глубину модуляции, т. е. энергию Е. Оно может изменяться путем отключения ключей 13, 14, 15, 16.

Предмет изобретения

Измеритель потока заряжепных частиц ма/юй энергии, состоящий из отклоняющего электростатического анализатора, детектора, нормалнзатора, счетчика импульсов и преобразователя, вырабатывающего отклоняющие напряжения, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения и увеличения точности путем произвольного изменения энергетического интервала пропускания

частиц при равномерной функции гфопускания, вход управления преобразователя соединен с генератором напряжения, спадающего во времени по закону 1//, вход которого связан с источником тока, задающего начальное

значение напряжения.