Времяанализирующее устройство для регистрации быстропротекающих процессов

(51) б Н 01 Х 31/50 2) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ видетельст к авторск(22) 09.10.90 ту чо 1.491. орское Н 013 УСТ- СТРОКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) ВРЕМЯАНАЛИЗИРУЮЩЕЕРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БЬПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ(57) Использование: временные измерения быстропротекающих процессов, сопровождающихся мягким рентгеновским излучением Сущность изобретения: устройство содержит две секции, на входе второй из которых расположен рентгеночувствительныи катод, закрепленный в держателе. Источник электронов с модулятором, находящийся в первой секции и используемый для калибровки вместе с пластинами вертикального отклонения второй секции, установлен напротив диафрагмы, выполненной в держателе, 1 ил, 1817613Изобретение относится к электровакуумному приборостроению и может быть использовано при разработке и создании электронно-оптических устройств, предназначенных для регистрации быстропротекающих процессов при проведении физических измерений в ядерной физике, измерений параметров плазмы, лазерных излучений и т.п сопровождающихся мягким рентгеновским излучением (РИ), диапазон энергий квантов РИ которого составляет 0,05-10 кэВ.Цель изобретения - упрощение настройки, фокусировки и проверки работоспособности времяанализирующего устройства и повышение точности временных измерений, проводимых с его помощью, при регистрации быстропрот екающих процессов в мягком рентгеновском диапазоне излучений.На чертеже показано предлагаемое времяанализирующее устройство,Предлагаемое устройство содержит две секции; Первую секцию 1, содержащую вакуумный затвор, например, включающий глухой вакуумный затвор 2, вакуумный затвор 3 с окном из прозрачной для мягкого РИ углеродной пленки и источник электронов 4 с модулятором 5, расположенным напротив точечной диафрагмы 6, выполненной в держателе 7 рентгеночувствительного катода; вторую секцию 8 (времяанализирующий ЭОП), включающую на входе вторично-электронный рентгеночувствительный катод 9, нанесенный на тонкую органическую пленку, перекрывающую щелевое отверстие в держателе 7, ЭОС ускорения и фокусировки вторичных электронов 10, пластины временной развертки по горизонтальной оси 11, отклоняющие пластины по вертикальной оси 12 и люминесцентный экран 13,Обе вакуумные секции 1 и 8 соединены с автономной системой откачки 14, состоящей, из форвакуумного и малогабаритного магниторазрядного насоса,Времяанализирующее устройство работает следующим образом. Перед началом эксперимента по исследованию быстропротекающего процесса, сопровождающегося мягким РИ, с помощью автономной системы откачки 14 производят откачку объема времяанализирующего устройства до рабочего давления 10торр. После этого подают рабочее напряжение на электроды Э ОС ускорения и фокусировки 10 второй секции, на рентгеночувствительный катод 9, накальное напряжение на источник электронов 4 и постоянное отпирающее напряжение на модулятор 5, При этом разность потенциалов катода 9 и источника электронов 4 выбранатакой, чтобы энергия электронов, влетающихво вторую секцию 8 через точечнуюдиафрагму 6, была равна энергии вторичныхэлектронов, образующихся при взаимодействии исследуемого мягкого РИ с рентгеночувствительным катодом 9,Электроны, образованные источникомэлектронов и влетевшие через точечнуюдиафрагму 6 во вторую секцию 8, ускоряютсяи фокусируются ЭОС ускорения и фокусировки 10 в точку на люминесцентном экране13, Путем подбора оптимальных фокусирующих напряжений добиваются полученияминимального размера изображения точечной диафрагмы 6 на люминесцентном экране13,На этом процесс настройки времяанализирующего ЭОП (которым является втораясекция), заключающийся в получении максимально достижимого пространственногоразрешения, закончен,Затем снимают постоянное отпирающеенапряжение с модулятора 5 и подают нанего отпирающий импульс, длительностькоторого равна длительности развертки,синхронный с пилообразным и синусоидлальным напряжениями, подаваемыми на горизонтальные 11 и вертикальные 12отклоняющие пластины соответственно.При этом на люминесцентном экране 13наблюдается калибровочная синусоида, представляющая собой след сфокусированноголуча, образованного электронами источникаэлектронов 4 и ограниченного точечнойдиафрагмой 6,При необходимости, изменяя величинуамплитуды отпирающего импульса, подаваемого на модулятор 5, регулируют яркостьсвечения калибрационной синусоиды налюминесцентном экране 13, Полученноеизображение фотографируется на фотопленКу,После этого времяанализирующее устройство готово к регистрации исследуемогопроцесса, который в дальнейшем фиксируется на ту же фотопленку,Обработку полученных результатов фотографирования проводят на инструментальном микроскопе, При этом достигаетсяминимальная погрешность временных измерений, исключающая влияние временныхдестабилизирующих факторов, таких какизменебние условий эксплуатации, старениерадиоэлементов и т.п,Погрешность временных измерений, а вданном случае погрешность обсчета фотоэопограмм, определяется; погрешностью17613 2 Ь 2Ь = +1, 1 - + -ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 5 18 определения середины следа луча калибровочной синусоиды на фотоэопрограмме (Л 1); инструментальной погрешностью (Ь 2); погрешностью, обусловленной нестабильностью частоты генератора калибрационных меток Юз).Погрешность обсчета фотоэопрограмм выражается формулойЬ + -1,1 Ь +Ь +Ь2 2 2г з погрешность определения середины лучагде Ь - ширина луча, мм;инструментальная погрешность, вносимая измерительным прибором, в данном случае микроскопом (мм) - формулойЬз +г 2 Мгде Й - цена деления микроскопа;М - увеличение микроскопа.Обычно в качестве генераторов калибрационных меток используют высокостабильное кварцевые генераторы, имеющие малую нестабильность частоты (порядка 10 6), Поэтому погрешностью Ьз, обусловленной этой нестабильностью можно пренебречь;Тогда погрешность обсчета фотоэопограмм, мм. относительная погрешность обсчетао = + - 100 ХЬ1Ф Времяанализирующее устройство для регистрации быстропротекающих процессов, сопровождающихся мягким рентгеновским излучением, состоящее из расположенных на одной оси первой секции, включающей глухой вакуумный затвор и источник электронов с модулятором, и второй рабочей - секции, на входе которой расположен вторично-электронный рентгеночувствительный катод, закрепленный в держателе, разделяющем обе секции, последовательно которому расположены электронно-оптическая система ускорения и фокусировки вторичных электронов, пластины временной развертки по горизонтальной где 1 р - длина развертки на экране времяанализирующего устройства, мм,Обычно ширина луча Ь на экране времяанализирующего устройства составляет величину порядка 0,1-0,3 мм, Цена деления инструментального микроскопа, например МБС, Ж= 0,1 мм, а его максимальное увеличение М=32. Наиболее распространенный размер диаметра выходного экрана времяанализирующего устройства составляет величину порядка Омм.Таким образом, Ь =+-0,0 бмм, а относительная погрешность временных измерений д - + -0,3,Предлагаемое устройство, обладая достоинствами прототипа, заключающимися в возможности калибровки длительностей развертки перед исследуемым процессом, имеет по сравнению с ним следующие преимущества:повышена в 3 раза точность временных измерений, проводимых при регистрации исследуемого процесса, за счет калибровки длительностей разверток непосредственно электронным лучом источника;снижено ускоряющее напряжение время- анализирующего устройства в 1,5-2 раза, уменьшено количество высоковольтных выводов, что ведет к уменьшению объема вакуумной части и габаритов всего устройства;исключена возможность теплового прожигания подложки рентгеночувствительного катода электронным лучом;значительно облегчена фокусировка, настройка и проверка работоспособности времяанализирующего устройства. оси, пластины отклонения по вергикальной оси для калибровки скорости развертки и люминесцентный экран, причем обе секции соединены с автономной системой откачки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности временных измерений при регистрации исследуемого процесса и упрощения фокусировки, настройки и проверки работоспособности времяанализирующего устройства, источник электронов с модулятором расположен напротив диафрагмы, выполненной в держателе рентгеночувствительного катода,