Энергоанализатор потоков заряженных частиц

О/24-21 85 87. юл ут ядер 3 и и физики,8) Корсунски ирующие св зеркала с Ф, 1966, т 384.6 (088вара В.В.О,С. фокусатическогополем - ЖТ М.Ийств л 132Афанась лекты для Наука В.П., Явор С.Я. е энергоанализат енных частиц. М. 7.3, с. 184,НАЛИЗАТОР ПОТОКОростатически пучков заряж 1978, гл. 7, (54) ЭНЕРГОА ЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобрет ти электрони решающей спо ности энерго ЗАРЯ-,обласение р ение относится к ки. Цель - увели собности и чувст анализатора (Э)- дос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС Р ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Инс КазССР (72) В.В ликасов (53) 621 (56) Заш Космачев электрос рическим гается тем, что в Э потока заряженных частиц установлено сферическое зеркало в виде сферическогозеркального анализатора (СЗА) 3,состоящего из двух сцентрированныхэлектродов сферической формы, выполненных из высокопрозрачь зй металлической сетки, установленного на выходе цилиндрического зеркального анализатора (ЦЗА), имеющего электроды1,2, а цилиндрический коллиматор 4состоит из двух коаксиальных труб,наружная труба которого выполняетфункцию электрода 1 ЦЗА. В описанииизобретения даны математические выражения для расчета точки фокусаСЗА и среднего радиуса трубчатогозазора коллиматора гср . Изобретение может быть использовано приисследованиях энергетических и угловых распределений потоков заряженныхчастиц малых энергий в космическомпространстве. 1 ил.Изобретение относится к энергоанализатору пучков заряженных частиц и может найти применение в исследованиях энергетических и угловых распределений потоков заряженных частиц 5 малых энергий в космическом пространстве.Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и чувствительности энергоанализатора типа цилиндрического зеркала при анализе трубчатых потоков за счет его совмещения со сферическим зеркалом.На чертеже представлена схема предлагаемого энергоанализатора.15Энергоанализатор потоков заряжен-, ных частиц,содержит внутренний 1 и наружный 2 электроды цилиндрического зеркального анализатора (ЦЗА), при этом внутренний электрод 1 снабжен окнами для ввода пучка в поле ЦЗА и вывода его, окна затянуты металлической сеткой высокой прозрачности, и сферический зеркальный анализатор (СЗА) 3, состоящий из двух сцентрированных электродов сферической формы, выполненных из высоко- прозрачной металлической сетки. СЗА 3 установлен на выходе ЦЗА. В процессе работы на наружные электроды ЦЗА и СЗА подаются отклоняющие потенциалы Ои 0Электроанализатор содержит также цилиндрический коллиматор 4, состоящий из двух коаксиальных труб, снаб женных окнами для прохождения пучка, анализируемого в ЦЗА, и кольцевыми ограничителями,при этом наружная труба коллиматора выполняет также функцию внутреннего электрода ЦЗА, промежуточную диафрагму 5, центр круглого отверстия в которой находится в области совмещенного фокуса зеркал, приемную диафрагму 6 с центральным отверстием малого диаметра, детектор (малогабаритный канальный умножитель) 7 и кольцевую световую ловушку 8.Промежуточная диафрагма установле 5 О на на выходе ЦЗА между ЦЗА и СЗА, а приемная диафрагма- на выходе ЦЗА.Энергоанализатор работает следующим образом.Коллиматор 4 вырезает из потока заряженных частиц, распределенных в пространстве в широком диапазоне углов, пучок трубчатой формы, в пределах которого частицы движутся по траекториям, близким к параллельным (с угловым разбросом в пределах нескольких градусов). Сколлимированныйпараллельно оси симметрии пучок отражается от СЗА, настроенного на телескопический режим. В телескопическом режиме выполняется соотношение, связывающее угол наклона осевой траектории пучка после отражения от СЗА(м) с отношением радиусов сферических электродов СЗА Йи К) и отношением отклоняющего потенциала на электродах СЗА (Б ) к кинетической энергии анализируемых частиц (Е). В результате отражения от СЗА пучок фокусируется на ось симметрии системы в области расположения фокуса ЦЗА, удаленного от центра сферических электродов 0 на расстояниеВ этом месте находится промежуточная диафрагма 5, ограничивающая область источника ЦЗА и отсекающая часть потока заряженных частиц, кинетическая энергия которых существенно не согласуется с потенциалом настройки ЦЗА (О), Пучок, поступившийчерез диафрагму 5 в ЦЗА, отражаетсяэлектростатическим цилиндрическимполем и,часть его с кинетической энер. гией частиц, соответствующей потенциалу настройки У,фокусируется на центральное отверстие приемной диафрагмы6 и поступает в детектор 7. В качестве детектора 7, благодаря спецификесхемы угловой фокусировки пучка вЦЗА, целесообразно использовать малогабаритный канальный умножитель ти" па ВЭУ, располагаемый против отверстия приемной диафрагмы 6. Системе из СЗА и ЦЗА присуща линейная дисперсия по энергии, поэтому, согласованно изменяя отклоняющие потенциалы зеркал 0 и 0, можно получить спектр кинетических энергий анализируемых заряженных частиц.Так как ЦЗА и коллиматор совмещены, то анализируемый пучок в двух местах пронизывает коллимируемый, При низких плот" костях потоков заряженных частицвзаимное влияние перекрещивающихся пучков незначительно. Численные данные о параметрах схемы предлагаемого анализатора, работающего в одном из возможных режимов следующие. Выберем М, = 42,3 , что для ЦЗА соответствует режиму угловой фокусировки второго порядка, в котором цилиндрическое зеркало имеет следующие характе1297132 тор и цилиндрическое электростатическое зеркало, приемную диафрагму с отверстием на оси устройства и детектор, установленный за отверстием в приемной диафрагме, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения разрешающей способности и чувствительности при анализе трубчатых потоков частиц, энергоанализатор дополнительно снабжен сферическим зеркалом, установленным на выходе цилиндрического зеркала так, что фокусы зеркал совмещены в точке, удаленной от центра электродов сферического зеркала на расстояние;- совазп ы, В ристики: линейная дисперсия по энергии О = 5;6 ", расстояние междуфокусамй Ь = 6, 13 г, (г- радиусвнутреннего электрода ЦЗА). По формулам, указанным в формуле изобретения, для СЗА в телескопическом режиме можно получить 1 =0;75814 К вн,Е/ЧФс (1-К /К) = 0,17958, если принЯть К= 1,219 Кв, то Ч 0 с/Ет. е. энергия настройки Ч 0 СЗА рав 1 Она кинетической энергии анализируемыхчастиц Е.Р =40 мм,то г = 20,4 мм.Если принять, что на входе в ЦЗАугловая расходимость пучка составляетй ос = + 8 , то ширина сколлимированного пучка на входе в СЗА г, = 6,4 мм,таким образом площадь кольцевого окнаколлиматора равна Б = 2г,г=-8 см . Для г, = 26 мм и длине коллимирующего канала Ь = 6,13г = 20159.мм угловой разброс на выходеиз канала составляет + 2, из-за чего фокус СЗА размывается на Ь =1,5 ммвдоль оси симметрии. Дисперсиясистемы СЗА и ЦЗА равна 4 гвклад дисперсии СЗА отрицателен).Размытие изображения в ЦЗА из-заугловой кубической аберрации приусловии, что приемная диафрагма помещена в минимум сечения фокусируемого 30пучка, составляет .С - 10 г,( ь м, )"0,7 мм. Если ширина щели приемной диарагмы составляет Ь = 1 мм, базовая разрешающая способность энерго 0 35анализатора составляет К =4 26Ь, +Ь +2=- д- - 32, в процентах раз 1,5+1+0,7решение составляет 37. В рассматриваемом случае габариты энергоанализа Отора равны: диаметр " 130 мм, длина 250 мм,формула изобретения где в - угол наклона оптическойоси на входе в цилиндрическое зеркало, рад;К - радиус внутреннего сфевнрического электрода, м, коллиматор выполнен из двух содержащих кольцевые окна коаксиальных цилиндрических электродов, один из которых совмещен внутренним электродом цилиндрического зеркала, а средний радиус трубчатого зазора коллиматора удовлетворяет соотношению: ср причем выполняется условие: созс,1М ЧБЧ с Кж)К- радиус наружного сферического электрода,м; - заряд частиц, Кл;- кинетическая энергиячастиц, В/м;- напряжение на электродах сферическо;о зеркала, В. где Ч Е Энергоанализатор потоков заряжен 45 ных частиц, содержащий соосно расположенные цилиндрический коллимаСоставитель А.НестеровичТехред В.Кадар Корректор Г.Решетник Редактор А,Лежнина Заказ 786/56 Тираж 699 Подписное ВНИИШИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5