Способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц и устройство для осуществления этого способа Советский патент 1978 года по МПК H01F39/00 

При измерении спектра предпагаоьсым способомв камере перезарядки с тормозstщим первичный пучок ионов И с энергией Ед электрическим полем и водородной газовой MHineifihro происходит процесс Ч н д ТГ -f Н (стрелкой указана бы-гграя частица), в результате Ko.tx)poros если пространственным зарядом щчка гфенебречь, образуются быстрые нейтральные частицы и® с энергией EJ Ед-ёф и ионы Нд с практически ну левой энергией. В дальнейшем нейтральные частицы ТГд уходят из камеры в направлени перви шого , а ионы И ускоряются в обратном направлении к приобретают на вы- ходе из камеры энергию Е ё ф . Таким образом, из камеры перезарядки выходят в протпвоположшле сторошл два потока частип iLMeiouiHX Ш5фокий спектр по энергии в диапазоне О ™- Е Q : поток нейтральных частиц и поток вторичных ионов; энергия нейтральных частвн оказывается связанной с энер- гией вторичных, ионов соотношением I - ср с - а .Z Дпя цопучешш однозначного соответствия между спектрглП нейтральных частиц и вторн п Ь х нонов используется газовая мишень, параметры которой удовлетворяют соотношенгао W jj 6 1 , причем кодичс ство зторич1 ьтх ионов (эудет соответствовать ко.газ;ес;ТЕу исйтралов, когда сечение перезарядки 6jQ намного превосходит сечения дру гнх процессов. На фч;г 1 приведены энергетические рас прадала;; :я d У / d Е нейтрапьньгх iacTEU ri s пол шнные при нейтрализации конов Н с энергией Е цо-ЮкэЗ , на К1опекупярном водороде в камере перезарядки с лшюйным делител:ом для разных тор лаэзхшдш;. напр я;к ВНИИ; на фиг. 2 - знергетические расгфеделенин d Э /с1 Е в случае нелинейного делителя для разнь1Х тормозящих наггряяенпй; на фиг. 3 показано irpSAnaraeNrae устройстзо для измереггоя эпергетк-геского распределения нейтральных часткц Ус-тройство есхлюит. нз источника 1 по ложит-ельных конов, масСг-анализатора 2, ан лизатора 3 вторичньис ионов, камеры 4 пе- рззаря.аки; делителя 5 напрямсекий, систеfvar, б регистрасии, отклонядощего конденсатора 7, )опь осуществляется следующим образомМокоэнергетический пу-чок нонов водоро. да с энергией л 10 КЗ.В i пол;чае« мый в источнж-се 1 с масс-анализатором 2попадает в мпогоканалыый энергоагшлкза тор на ОСКОБ8 плоского конденсатора с уг-- лом входа первю нюго И и анализируемого Н пучков 9 45°. Отклоняясь в поле анализатора на 90 , первичный пучок входит в секциошфованную камеру 4 перезарядки, потенциалы секций которой устанавливаются делителем 5 напряжения. Ионы Н перезаряжаются на молекулярном водороде, образуя быстрые нейтральные частипы Н , продолжающие движение в нап равлении перв1гчного пучка с энергией, определяемой потеняиалом точки перезарядки { Ej Eg-е «f ), и медленные ионы , ускоряемые тормозящим для ионов Н попем камеры в обратном направлении до энергии E, f, приобретаемой ими на выходе камеры. Пучок вторичнь х ионов в дальнейшем попадает в анализирующее по энергиям поле конденсатора анализатора 3 вторичных ионов, сепарируется по энергиям и попадает на цилиндры Фарадея систек гы 6 регистрации, с которых их ток считывается микроампермет- ром. Энергетическое распределение нейтраль ных атомов восстанавливается по спектру вторичных ионов с помощью соотношения. Е Ед-еф (что выполняется при давленигсх водорода в камере перезарзщки мм рт. ст. и (э jQ , много большем сечений других процессов). Отклоняющий конденсатор 7 очищает пучок нейтральных частип от неперезарядившихся ионов М . Управление формой спектра нейтральных час тип по энергии производится изменением распределения тормозящего потенциала по длине камеры. На фиг. 1 приведены кривые энергетического распределения в случае линейного делителя R w Т о (tt - номер секции камеры) для разных тормозящих напряжений: ,5 кВ; б -ЦГОРМ. 5,5 кВ; ъ-Игоом 2О кВ; г - расчетная кривая. На фиг. 2 - то же, в случае нелинейного делителя Т о (ii-M-) . при котором :возрастает доля ггазкоэнергеткчпых нейтралов: (д 4,1 кВ; e-Ujopa 7,1 кВ; ж 41, i2 кВ; и - расчетная кривая). Возможность бесконтактного контроля энергеттгческого распределения нейтральных частиц в ходе эксперимента исключает влияние на результаты измерений нестабильности работы источника частиц. В связи с этим отпадает необходимость набора статистики, что сокращает время, необходимое на про- эксперимента, и снижает требования к стабильности рабо1Ъ1 применяемых устройств. Формула изобретения 1. Способ измерения энергетического спектра нейтральных частиц, получаек Ь Х

при перезарядке Первичного иоююго пучка на газовой мишени, помещенной в тормозящее первичный пучок электрическое поле, отличающийся тем, что, с целью сохранения пучка нейтральных частил в процессе измерения, анализируют эиергетичеокий спектр вторичных ионов, полученных в газовой мишени и ускоренных в против положком движению первичного щчка направпении в электрическом поле, тормозящем первичный ионный пучок, причем параметры газовой мишени удовлетворяют условию

npC3j,g е 1, где ito - плотность

газа мишени, - сечение перезарядки,

В - длина перезарядки.

2. Устройство для осуи1 к:твлеи7:я способа по п. 1, содержащее анализатор яисрг1 тическог-о спектра, секипошфованпую кп(еру перезарядки, заполненную газом и подключенную к источнику TopNiociHuiero электрического поля, и источшт первичного ионного пучка, отличающееся тем, что анализа1Ч)р энергетического спектра расположен между источником первичного ионного пучка и секционированной камерой перезарял. ки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Phys. FEuida,1966,.9, р. 730

2.,5c1pM6trum l972,43,№ 1,р.29-3

-г, отн

tt5В

€цо,зв

Фи } ед