Угловой спектрометр заряженных частиц

,80776395 49 1 Т 13 НИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБ(56 ) 1. Вайсберг О,Л. и др. Многоканальный модульный спектроиетр элект. ронов и протонов малых энергий. "Приборы и техника эксперимента", 1971, 96, с.42-44.2, Авторское свидетельство СССР 9 57784 9, кл. Н 01 7 39/34, 1977.3. Авторское свидетельство СССР Р 409577, кл, Я 01 Т 7/00, 1974 (прототип ).(54 )(57 ) 1. УГЛОВОЙ СПЕКТРОИЕТР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ малой энергии, содержащий в корпусе электростатический анализатор с наружной и внутренней отклоняющими пластинами, дополнитель. ное отклоняющее устройство, установленное снаружи у входного окна упомянутого анализатора, источники питания пластин анализатора и отклоняющего устройства, по .крайней мере один детектирующий элемент, усилитель-формирователь и счетчик импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства и увеличения диапазона углов, в котором проводится измерение, дополнительное отклоняющее устройство выполнено в виде соосно расположенных внутреннего и внешнего электродов в форме поверхности вращения; причем внешний электрод выполнен в виде сетки,2. Угловой спектрометр заряженныхчастиц малой энергии по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цей лью повышения безопасности эксплуатации, в нем установлена защитная сетка размещенная с наружной стороны внешнего электрода дополнительного отклоняющего устройства, изолированная от этого электрода и соединенная с корпус сом спектрометра.Предлагаемое устройство относится пластин анализатора, изменяя углок ядерной физике, в частности к изме- вую направленность спектрометра,рению ядерных излучений и рентгеновс; Недостаток такого устройстваких лучей, и может быть использовано в его сложности. В нем при помощив космических исследованиях для изме коммутатора фактически изменяетсярения угловых распределений заряжен угол поворота частиц отклоняющейных частиц малых энергий. системой и в таких же пределах изб Известныугловые спектрометры за- , . меняется угол между осью поля зрения"ряжейних частнц малой энергии, содер .и базовой плоскостью, Для того, чтожащие п независимых узлов детекти- бы этот угол мог значительно менятьрования с электростатическим анализа ся, необходимо большую часть отклотором и детектором частиц - электрой няющей системы сделать иэ жалюзи.ныл умножителем.что значительно усложнйет и удоро-,В таких спектрометрах каждый узеМ жает выполнение спектрометра,детектирования имеет угол поля зре- Однако и в этом случае угол пракония Ч и узлы разйецения так, что уг тически не может превысить 60 . кролы между осями направленности поля ме того, достаточно сложным и дорозрения смежных узлов составляют гостоящим узлом является коммутатор,также , а общий угол поля зрения который должен в замкнутом состоянииспектрометра равен пЧ. Суцественныйпередавать -напряжения, изменяющиесянедостаток этих устройств - различв пределах от нескольких вольт иное изменение во времени эффектив- . до нескольких сот вольт, и не долженности разных детекторов, что приво- вносить дополнительных погрешностей,дит к неравномерности угловой харак- соизмеримых с минимальнйми значениямитеристики спектрометра и снижению этого напряжения.его угловой чувствительности. кро Целью изобретенияявляется устраме того, такие спектрометры имеют нение указанного недостатка, т.е.б льшие габариты и массу. упрощение спектрометра и увеличениеИзвестны также угловые спектро- диапазона Углов, в котором проводяметры, которые для повышения точнос- ся" измерения " " ути измерений и исключения погрешнос-Указанная"цельдостигаетсяти обусловленной различными измене- путем выполнения спектрометра следуюЗО1ниймичувствительности разных детекто цим образом.ров, содержат один детектирующий Предлагаемое устройство содержитэлемент и, изолщюванных электро- электростатический анализатор с на"статических анализаторов и коммута" ружной и внутренней отклоняющими пластор, подключающий поочередно пласти- З тинами, одйн или несколько детектируюны каждого анализатора к источнику . щих элементовтакое же число усилипитания 2 1. На детектор попадают телей-формирователей и счетчиков нмчастицы, прошедшие через однйизпульсов, источник питания пластинанализаторов и идущие на устройство электростатического анализатора и испод определенным углом относительно 40 точник пйтайия детектируйцего элеменбазовой плоскости. Основной недоста- та, У входйого окна анализатора раз.ток тамих спектрометров -"йизкая тех мещено дополнительное отклоняющеенологичность электростатических ана- устройство, йзолированное от пластинлизаторов, значительная трудбемкость анализатора:"исоединенное со своимих изготовления, а также значитель источником"-питания. упомянутое доные габариты..полнительное устройство согласноБлижайшим к предлагаемому являет- изобретению выполнено в виде соосно"ся -сйектрометр, установленные В кор- расположенных внутреннего и внешнегопусЬ электростатический айализатор электродов, имеющих форму поверхносс наружной и внутренней отклоняюци ти вращения,.ми пластинами, дополнительное откло- Кроме того, внешний электрод вы-.няюцее устройство, установленное с.а полнен в виде сетки. С наружной сто" "ружи у входного окна упомянутого ана роны внешнего электрода, изолированнолизатора, источники Питания пластин ;от него, установлена защитная сетка,анализатора и отклоняющего устройст- которая соединена с корпусом спектро.ва, по крайней мере один детектирую- метра. Эта сетка повышает безопасцйй элемент, усилитель-формирова- Ность эксплуатации прибора.тель и счетчик импульсов 3 ,На фиг,1 дана структурная схемаДополнительное отклоняющее устрой прЕдлагаемого углового спектрометраство расположено у входа основного 60 без защитной сетки, на фиг.2 - тоэлектростатического анализатора, же, с защитной сеткой,ребра жалюзи ориентированы по направ Уггдовой спектрометр содержит электленню движения частиц, а коммутатор ростатический анализатор 1, детектипоочередно соединяет часть жалюзи рующий элемент 2, усилитель-формировас источником питания отклоняюцих тель 3, счетчик 4 импульсов, источэлектродов дополнительного отклоняю-, щего устройства О уже в другом диа- пазоне потенциалов, в зависимости от селектируемой энергии.Связь между углом отклонения ана лизируемых частиц, их энергий Епотенциалами на электродах устройства 7 О и геометрией электродов в случае сферических концентрических отклоняющих электродов и применения 10 защитной сетки на этих электродахдается следующим выражением: ник питания электростатического анализатора 5 и детектирующего элементаб, дополнительное отклоняющее устройство 7 и его источник 8 питания, Детектирующий элемент 2 соединен систочником б питания и усилителемформирователем 3, а усилитель-Формировательсо входом счетчика 4 импульсов. Источник 5 питания соединен спластинами электростатического анализатора 1, а источник 8 питанияс электродами дополнительного откло няющего устройства 7.В устройстве, показанном на Фиг,1,внешняя дополнительная .пластина соединена а одним иэ выводов источникапитания и на нее может быть поданзначительный потенциал относительнокорпуса, Это может явиться источником опасности йри работе с прибором.Введение защитной сетки исключаетвозможность соприкосновения оператора с источниквм высокого напряжения.Предлагаемое устройство работаетследующим образом.Электростатический анализатор 1является селектором энергии (на единицу разряда ) и пропускает из падающего на его вход потока частицы вэнергетическом диапазоне, определяемом геометрией этого анализатораи поданным на его пластины напряжениями Оа, Если потенциал электродов дополнительного отклоняющегоустройства 70 о равно нулю, то анализатор измеряет характеристикипотока частиц, приходящихся в егоугле зрения. Дополнительное отклоняющее устройство 7 служит дляизменения угловой найравленностиспектрометра. Если на электроды этого устройства 7 поданы потенцйалы О ФО, заряженные частицы,попадающие из внешнего потока в объем действия потенциала дополнительного отклоняющего устройства 7, двигаются по сложным траекториям (в случае концентрических электродов частицы движутся по плоским кривым второгопорядка ). При этом в пределы угла эзрения анализатора 1 приходят частицы, с других, отличных от первоначальных углов, определяемых геометрией электродов дополнительного отклоняющего устройства 7 и поданнымина них потенциалами Оо.Изменение угла визирования приборапроисходит при изменении потенциалаэлектродов дополнительного отклоняющего устройства 7 Оо . При этом эн ргия частиц, селектируемых анализатором 1, остается неизменной, Перестройка прибора на другой диапазонэнергий производится изменением поциалов пластин анализатора 1 ОаУгловое селектирование в другомпазоне энергий обеспечиваетсяледующим изменением потенциала 5М= о-радиус внешнего эле ода ельн й о отклоняющего уст с внутреннего элек рад е тен диа пос н 25В одном из конкретных устройств,реализующих описанный принцип, анализатор 1 состоял из цилиндрическихпластин со средним радиусом 5 сми зазором между пластинами 0,5 см,З 0 Электроды 7 составляли часть сферических поверхностей со средним радиусом 11 см и зазором между ними2 см. Эащитная сетка также являласьчастью сферы с радиусом 12,5 см. На35 пластины анализатора 1 и отклоняю щие электроды 7 были поданы парафазные напряжения. При анализе частицс энергией Е , выраженной в электровольтах, напряжение на пластинах40 анализатора 1 О составляло +01 ЕэПри этом зависимость угла отклонения диаграммы прибора в плоскости,содержащей осевую лйнию анализатора1, от парафазного напряжения на элект 45 родах дополнительного отклоняющегоанализатора 7, изменилась согласнотаблицы.Предлагаемое устройство существенно проще прототипа: в нем исключей сложный коммутатор напряженияпитания отклоняющих пластин, хотяи добавлен источник 8 питанйя, аналогичный, источнику 5 питания, вместоизготовления отклоняющих пластиниз жалюзи, изолированных друг от дру.га и имеющих различную ориентациюв пространстве ( направленность ) одиниз электродов выполнен из сетки,что существенно проще и технологич-нее. Это повысило надежность спектро 60 метра и снизило его стоимость.В предлагаемом устройСтве по сравению с прототипом существенно расширен диапазон углов, в пределахкоторых может осуществляться изме 65 рение,он составляет 150-160 ф,776395 еееее ееееэ Отношение и уе.0,091 Угол откло- .нения 12 ф Е еее т е Ь е е е М 1 еееееееееее ееее Составитель В. РахманоЕ. Зубистова Техред Т.фанта да КОРРее И.Ватрушкина Подпис 4/5 илиал ППП "Патентф; г. Ужгород,Проектная,Заказ 6585/3 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москв