Детектор для регистрации нейтральных частиц Советский патент 1979 года по МПК G01T1/28 

I

Изобретение относнтся к устройствам для регистрации быстрых (Ео 100 эВ) нейтральных частиц и может быть истшьзовано в корпускулярной диагностике высокотемператзфяой плазмы, а также в экспериментальной физике атомных столкновений.

Известны вторично-эмиссионные детекторы частиц, содержащие элштт и колдектор вторниых электронов, В1 и&аемых детектируемыкш частицами (1.

Однако в таких детекторах наблюдаются за висимость эффективности регистредии оТ зарядового состояния и степени возбуждения падающих частиц, а также зиачительные трудности при абсолютных измерениях потоков нейтральных-частиц.

Известен также фольговый детектор, представляющий собой щотндр Фарадея, закрытый тонкой фольгой. В этом устройстве детектируемые нейтральные частицы ионизируются. Проходя через фольгу, к образовавщиеся ионы регистрируются коллектором.

Однако этот детектор имеет малую чувствительность, обусловленную иизкой эффективностью ионизации частйц в фольге, кроме того, I необходимость прО:ХОЖ1НЯП1я через фольгу суофгст, венно псшышает тематический порог регистрации, что исключает возможность примеиеиия детектора в диапазоне частиц малых этергий.

Наиболее близок к изобретению детектор, содержащий входную фольгу, коллектор вторичных электронов я эмиттер, с поверхности которого эти электроны выбиваются 2.

Однако такой детектор имеет, во-первых евыoсокую 1)Фствительность кз-за неэффективного (с точки эрения образования вторичных электронов) использования энергии падающих частиц. Действительно, поскольку пробег быстрой частицы в веществе эмиттера зНа штельно превышает

9 гпуОииу зоны входа вторичных злектрожш, то выйти на 1юверхность н быт эарегистрнрованной имеет возможность только некоторая часть от полного количества электронов, образованных детекпфуемой частяцей в объеме эмиттера. Вовторых, у ювестного устройства (также, как и аналога) высокая пороговая энергия, обусловленная наличием на входе детектора фольги. 3.617 через которую должны пройти регистрируемые частицы. Цель изобретения повышение чувствительности детектора и снижение энергетического порога регистрации. Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве входная фольга элек ически соеди. иена с эмиттером, а коллектор и эмиттер выполнены в виде системы чередующихся эмиттируюших фольг и коллекторных сеток. Толщина каждой из эмитгарующих фольг выбирается равной глубине зоны выхода вторичных электронов, а их суммарная толщина должна 1февыщать пробег детектируемых частиц в веществе фольги. Все эмиттирующие фольги электрически соединены друг с другом, что позволяет регистрировать общий ток вторичных электронов, образовавшихся при простреле фольг детектируемыми частицами. Для обеспечения полного сбора вторичных электронов с обеих сторон фольг, между ними помещены элетрически соединенные между собой коллекторные сетки. Таким образом, в предлагаемом устройстве регистрируются практически все вторичные электроны, образовавшиеся в процессе торможения первичной частицы в веществе эмитт а. Именно.это обстоятельство обусловливает зна впельн1 1Й выигрыш в чувствительности предлагаемого детектора по сравнению с прототипом, Электрическое соеданение входной фольги с эми тером позволяет включить ее в общую систему регистрации, что несколько повышает чувстви. тельносгь детектора. В отличие от прототипа, для того, чтобы быть эарегистр фованной, детекторная частиш1 .уже не должна пройти через всЬ входную фольгу, ей достаточно лишь достигнуть зоны выхода вторичных электронов на прострел. Это обстоятельство снижает величину минимальной энергии частиц, которые могут быть зарегист риррваны детектором. На флг. I изображена схема предлагаемого детектора; на фиг. 2 - то же, конструктивное иэображение. Детектор содержит входную фольгу 1, коллектор 2, выполненный в виде электрически соединенных сеток, и эмипер в виде системы фольг 3, электрически соединенных между собой, а так же с входаой фольгой. Работает детектор следующим образом. Регистрируемые частицы последовательно простреливают входную фольгу 1 и систему эмиттирующих фольг 3, выбивая вторичные элек роиЫг которые собираются сетками коллектора имеющими положительный (+50 В) по1енциап относительно фольг. Полный ток вторичных элек ронов, испускаемых фольгами 1 и 3, измеряют прибором. Конструктивио (см. фиг. 2) детектор может бьпъ выполнен в виде набора круглых входной и эмиттируюших фольг 1 и 3 и сеток коллектора 2, разделенных изолирующими втулками и закрепленных посредством иэолированных шпилек 4. Вся система укреплена на опорном фланце 5, имеющем иэолированные выводы для измерения выходного тока детектора и подачи рабочих напряжений. В целях защиты детектора от фоновых частиц и наводок, он полностью закрьгг заземлен ньIм экраном 6, снабженным окном для входа регистрируемых частиц. В качестве материала входной и эмиутирующих фольг удобно использовать вещества с малой тормозной способностью, например углерод, для которого глубина зоны выхода вторичных электронов составляет 1(Ю А. Для обеспечения механической прочности фольги размешдют на мелкоструктурной опорной сетке. С целью получения максимальной чувствительности детектора применяемые в нем сетки должны иметь максимально возможн) ность. Габаритные детектора, а также используемые конструкциошше материалы выбираются ис}содя из условий экспе;жмента. Как следует из расчетов И предварительных экспериментов, реализация данного предложения позволяет более чем в 10 раз по сравн нию с прототнном повысить чувствительность t,THCTpaции быстрых частиц и в несколько раз сниэшпъ энергетический порог регистрации. Формула изобретения 1.Детектор для регистращга нейтральных частиц, содержащий последовательно рашоложеяные входную фольгу, коллектор вторичных элект ронов и эмиттер, о тли чающийся тета, что, с целью повышения чувствительности к сни жения эи гетического порога регистрации, входная фольга электрически соединена с эмитт юм, а коллектор и эмиттер выполним в виде системы чередующсхся эмигпфующих фолы и коялекторных сеток. 2.Детектор по п. 1, отличающийся тем, что толиаша каждой из этшлпгирующкх фольг равна Шубине эоны выхода вторичных электронов, а их суммарная тол ощна превышает пробег детектируемых частиц в веществе фольги. Источники шформации, п| 1Нятые во внима ние при экспертизе 1.Хастед Д. Физика атомньрс столкновений. М., Изд. Мир, 1965, с. 180. 2.Авторское свидетельство СССР N 388236. I кл. G 01 Т 1/28, 1973.

/ Л -1