Угловой спектрометр заряженных частиц Советский патент 1983 года по МПК H01J49/00 G01T1/36 

Изобретение относится к ядерной физике, в частности к измерению ядерных излучений и рентгеновских лучей, и может быть использовано в космических исследованиях для измерения угловых распределений заряженных частиц малых энергий.

Известны угловые спектрометры заряженных частиц малой энергии, содержащие по крайней мере два независимых узла детектирования с Ю электростатическим анализатором и детектором частиц Г1/2 . В таких спектрометрах каждый узел детекти- рования имеет угол поля зрения Ч и узлы размещены так, что угоЛ между 15 осями направленности поля зрения смежных узлов составляет также , а общий угол поля зрения спектрометра равен и7 , где п - число узлов детектирования.20

Существенный недостаток этих устройств - различное изменение во времени эффективности разных детекторов, что приводит к неравномерности угловой характеристики спектрометра 25 и снижению его угловой чувствительности. KfioMe того, такие спектрометры имеют большие габариты и массу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является угло- д .вой .спектрометр, который содержит электростатический анализатор с коаксиально расположёнными наружным и внутренним отклрняющими элементами тороидальной формы, причем наружный с элемент состоит по крайней мере из двух изолированных электродов, детектор - электронный умножитель, усилйтель-формирователь, счетчик импульсов , источник питания электростатического анализатора с коммутатором напряжения питания, с каждым выходом которого соединен один из электродов внешнего элемента, и источник питания детектора З . В этом спектрометре отклоняющие элементы выполне- 45 ны п пар изолированных электро-; дов, имеющих разную направленность осей зрения. Каждая пара электродов соединана с одной из п пар выходов коммутатора напряжения питания элект-50 рЬстатического анализатора. Этот коммутатор поочередно передает на одну из пар отклоняющих элементов равные .по значению, но противоположные по знаку напряжения, и следовательно, 55 на детектор попадают частицы, проходящие через эту пару отклоняющих элементов, идущие на устройство под определенным углом относительно базовой плоскости.,п . 6U

Недостаток такого устройства его сложность. Для измерения распределений заряженных частиц разных энергий на отклоняющие элементы подают равные парафазовые напряжения, 5

изменяемые в пределах от нескольких вольт до нескольких сот вольт, коммутатор не должен вносить дополнительных погрешностей, соизмеримых с минимальными значениями этого напряжения. Выполнить такой, высоковольтный прецизионный коммутатор парафазного напряжения достаточнб сложно.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Для этого в предлагаемом устройстве, содержащем электростатический анализатор с коаксиально располсэженными наружным и внутренним отклоняющими элементами, детектор, усилительформирователь, счетчик импульсов, источник питания электростатического анализатора с коммутатором напряжения питания и источник питания детектора, элементы электростатического анализатора выполнены цилиндрической формы, внешняя пластина состоит по крайней мере из двух изолированных электродов и каждый из электродо соединен с одним из выходов коммутатора напряясения питания. Внутренний ЦИЛИНДР соединен с корпусом спектрометра, на участках пересечения траектории пучка с этим цилиндром напротив внешних электродов выполнены две кольцевые прорези с числом сегментов, равным числу изолированных электродов, и шириной, равной ширине пучка в местах его пересечения с внутренним цилиндром, а на торцах этого цилиндра установлены две диафрагмы - входная и выходная. Ширина пучка заряженных частиц, и следовательно, кольцевых прорезей определяеся диаметром входной диафрагмы а расстояние между центрами прорезей И зависит от энергии частиц Е , разности радиусов внешнего и внутреннего цилиндров дR,приложенного к пластинам напряжения и угла направленности пуЧка заряженных частиц е слдующим образом:,

e 2-dREsin2e/((v).

На чертеже дана структурная схема предлагаемого углового спектрометра.

Угловой спектрометр содержит анализатор с внешними электродами 1, внутренним цилиндрическим электродом 2, имеющим кольцевые прорези 3 и входную ивыходную диафрагмы 4, детектирующий элемент - электронный умножитель 5, усилитель-формирователь 6, счетчик импульсов 7, источник питания 8 электростатического анализатора с коммутатором 9 этого напряжения питания и счетчик питания 10 детектирующего элемента. Детектирующий элемент 5 соединен с источником питания 10 и усилителемформирователем б, а усилитель-формирователь б соединен со счетчиком импульсов 7. Источник питания 8 электростатического анализатора соединен входом коммутатора S, а с выходом коммутатора связаны электроды 1,

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Заряженные частицы под разными углами поступают через входную диафрагму 4 в пространство между отклоняющими пластинами анализатора 1 и 2 Поскольку только на один из электродов 1 через коммутатор 9 поступает напряжение от источника 8, только частицыу попавшие в этот промежуток и направленные под определенным углом, отклоняются от прямолинейного пути, проходят через кольцевые щели

3, выходную диафрагму 4 и попадают в детектирующий элемент 5. Возникшие в детекторе 5 импульсы , усиливаются и формируются усилителемформирователем б и регистрируются счетчиком импульсов 7.

Предлагаемое устройство существено проще прототипа; источник питания электростатического анализатора вырабатывает напряжение не обеих, а только одной полярности, коммутатор этого напряжения передает на один из выходов также напряжение не обеих, а только одной полярности, и число выходов в коммутаторе сокращено йдвое. Это повысило надежность спектрометра и понизило его стоимость . .

УГЛОВОЙ СПЕКТРОМЕТР ЗАРЯЖЁН НЫХ ЧАСТИЦ малой энергии, содержащий электростатический анализатор с коак сиально расположенными наружным и внутренним отклоняющими элементами, причем наружный элемент состоит по крайней мере из двух изолированных электродов, усилитель-формирователь, счетчик ит шульсов, источник питания электростатического анализатора с коммутатором напряжения питания, с каждым выходом которого соединен один из электродов внешнего элемента и источник .питания детектора, о тл ич ающ и и с я тем, что, с целью УПРО1ЦЙНИЯ устройства, в нем отклоняющие элементы выполнены цилиндрической формы, причем во внутреннем цилиндре на участках пересечения траектории пучка заряженных частиц с этим цилиндром напротив внешних электродов выполнены две кольцевые прорези с числом сегментов, равным числу изолированных электродов, и шириной, равной ширине указанного пучка в местах пересечения его с внутренним цилиндром, внутренний цилиндр соединен с корпусом спектрометра, а на торцах этого цилиндра установлены две диафрагны-Входная и выходная. и