Спектрометр многозарядных ионов Советский патент 1980 года по МПК G01T1/36 

Изобретение относится к области спектрометрии заряженных частиц и может найти применение для исследования ускоренных сгустков многозарядных ионов. Известно устройство для определения временной структуры энергетического спектра сильноточного ионного пучка 1, в котором пучок, входящий в вакуумную камеру, отклоняется магнитным полем на коллекторы (цилиндры Фарадея), которые нагружены на согла сующие кабели, соединяющиеся с осцил лографом. Таким образом Кс1ждым коллектором регистрируется ток электронов пучка определенной энергии. Недостатком такого устройства являются его сложность и большие габариты. Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому является спектрометр, содержащий пролетную трубу и расположенные в начале и конце ее соответственно пробник и детектор многозарядных ионов, причем последний выполнен в виде стопы тонких металлических заземленных и сигнальных фолы 2. Сигнальные фольги нагруже ны на 75-ом кабеле, соединяющие спект рометр со входом осциллографа. При входе в пролетную трубу ионного сгустка часть его попадает на пробник. Сигнал с пробника запускает развертку всех лучей осциллографа. Через время пролета трубы на экране осциллографа появляются ионные импульсы с сигнальных фолы детектора. Энергия ионов определяетс.ч по времени пролета базы, а зарядовое состояние вонов по величине пробега, т.е. номеру фольги. Недостатком этого спектрометра является низкая (ИЗО% на уровне 20 МэВ) для NOL разрешающая способность Это обусловлено тем, что один и тот же сигнал с пробника служит началом времени отсчета для всех ионов, хотя ионы различных энергий неодновременно проходят через пробник. Вследствие этого при измерении временного интервала (и соответственно энергии) возникает большая ошибка. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности спектрометра. Это достигается тем, что пробник выполнен в виде стопы тонких металлических заземленных и сигнальных, фольг, идентичных ПСУ то.пщине и материалу металлическим заземленным и сигнальным фольгам детектора, причем

фольги пробника перекрывают часть аппертуры пролетной базы (например, в виде колец) , а сигнальные фольги пробника соединены с соответствующими сигнальными фольгами детектора через развязывающие высокочастотные диоды и нагружены на 75-ом кабели, которне соединяют спектрометр со входа.ми осциллографа./

На чертеже изображен спектрометр многозарядных ионов.

Он содержит земляные фольги 1 и 2 детектора и пробника соответственно, сигнальные фольги 3 и 4 детектора и, проёника соответственно, пролетную 5, .развязывающие диоды 6 и 7, осциллограф 8 и ионный сгусток 9. ,

Спектрометр многозарядных ионов раббтает следующим образом.

Йри прохождении ионного сгустка 9 черфз сигнальные фольги 4 пробника ос танфвнвшиеся в них ионы создают элект ричфские сигналы, которые через развя зывающие высокочастотные диоды б и 7 75-рм кабель поступают на входУ осциллографа 8. Через время пролета ионами трубы 5 на соответствующих входах: осциллографа 8 появляются электрические сигналы с сигнальных фольг 3 детектора, соответствующих определеЦным зарядным состояниям ионов, В этОм случае энергия ионов с определенным зарядным состоянием определяет 3я по времени между сигналами и соответствующими сигнальными фольгами :пробника и детектора, что повышает точность измерения энергии.

Разрешающая способность спектрометра определяется выражением

сУЕ . 2сУЪ

,

у г

где -- относительная ошибка в определении энергии,

г

J f

М

V5$

От- абсолютная ошибка в определнии времени, 4 - время пролета базы. При использовании известной конструкции пробника абсолютная ошибка в определении времени пролета включает в себя и ошибку в определении момента прохождения ионами пробника, равную в среднем полуширине ионного импульса (для ионов водорода эта величина Ct2-3 не) . В предлагаемом пробнике ошибка в определении момента прохождения его ионами меньше на эту величину и разрешающая способность спектрометра составляет, например, 20% для Ng с энергией 20 МэВ.

Формула изобретения

CneKTpOMBTjj многозарядных ионов, содержащий-пролетную трубу и располо1женные в начале и конце ее соответственно пробник и детектор многозарядных ионов, причем последний выполнен в виде стопы тонких металлических, заземленных и сигнальных фолы, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности спектрометра, пробник выполнен в виде стопы тонких металлических заземленных и сигнальных фольг, идентичных фольгам, составляющим детектор, причем сигнальные фольги пробника соединены с соответствующими сигнальными фольгами детектора через развязывающие высокочастотные диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Jap. J. Аррб.РЬуВ- vog 16, № 11 рр 1985-1991„

2.ПТЭ, №3, 1976, с.42-43 (прототип) .