Магнитный тороидальный спектрометр заряженных частиц

(51) . Н 01 Ю 49/44 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ источник, ные и кон жены на р га вдоль ной катуш шением Д 7 ренний ди ки. твчов ра50 а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Объединенный институт ядерных исследований(54)(57) 1. МАГНИТНЫЙ ТОРОИДАЛЬНЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ с многократным отклонением пучка, содержащий тороидальную катушку с внутренним профилем в виде центра, источник, апертурную, анализирующие промежуточные и конечную диафрагмы, детектор частиц, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения углового азимутального аксептанса и дисперсии спектрометра, ось окна апертурной .диафрагмы, направленная от источника, образует угол с осью симметрии катушки диальной плоскости, равный 13 анализирующие промежу ечная диафрагмы распол асстоянии йЕ друг от дру оси симметрии тороидальки, определяемом соотно/б: 2,95 р где 3 - внутаметр тороидальной катуш 2. Спектрометр ио п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности спектрометра, внутри полостей токовых витков тороидальной катушки установлены дополнительные корректирукщие тороидально-секступольные и тороидально-октупольные катушки, расположенные посредине промежут- е ков между источником, промежуточными и конечной анализирующими диафрагмами на расстоянии г = 2,82 д от оси симметрии тороидальной катушки. С,3. Спектрометр по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения площади источника, раэре"; шающей способности и уменьшения размера детектора, источник и анализирукхцая конечная диафрагма выполнены в форме прямоугольных конических поверхностей с вершинами, направленными в сторону от источни.ка к детектору частиц.Изобретение относится к магнит- ным спектрометрам заряженных частиу. с высокой разрешающей способностью по импульсам и может быть использовано в области ядерной физики для измерения спектров бета-частиц и электронов конверсии, испускаемых при радиоактивном распаде ядер, а также в рентгено-электронном анализе для измерений спектров Фото" электронов.Известны безжелезные тороидальные спектрометры бета-частиц и электронов конверсии 113. Отличительной особенностью этих спектрометров яв" ляется их более высокий по сравнению 5 с спектрометрами других типов угловой аксептанс.Известен магнитный тороидальный спектрометр заряженных частиц с многократным отклонением пучка, содер жащий тороидальную катушку с внутренним профилем в виде цилиндра, источник, апертурную, анализирующие промежуточные и конечную диафрагмы, детектор частиц 2 3., 25Недостатком спектрометра является использование только одной трети всех межвитковых зазоров тороидальной катушки, обусловленное выбором ординарного угла отклонения частиц в магнитном поле Ч 180, приводящее к снижению величины азимутального углового аксептанса, неполное использование тороидального поля для диспергирования анализируемых частиц, наличие дефокусирую-. щего действия краевого поля тороидальной катушки для некоторой части частиц, имеющих отрицательный угол входа, снижающего коэффициент трансмиссии частиц через межвитковые зазоры, отсутствие коррекции качества фокусировки пучка.Целью. изобретения является увеличение углового азимутального ак септанса и дисперсии спектрометра.Эта цель достигается тем, что в магнитный тороидальный спектрометр заряженных частиц с многократным отклонением пучка, содержащий тоО роидальную катушку с внутренним профилем в виде цилиндра, источник, апертурную, анализирующие промежуточные и конечную диафрагмы, детектор частиц, ось окна апертурной диафргамы, направленная от источника, образует угол с осью симметрии катушки в радиальной плоскости, равный 135, а источник, анализирующие промежуточные и конечная диафрагма расположены на расстоя нии й 2 друг от друга вдоль оси симметрии тороидальной катушки,.определяемом соотношением а 2 /И= 2,95, где д - внутренний диаметр тороидальной ктушки, С целью повышения 65разрещающей способности спектромет ра, внутри полостей токовых витков тороидальной катушки установлены дополнительные корректирующие тороидально-секступольные и тороидально-октупольные катушки, расположенные посредине промежутков между источником, промежуточными и конечной анализирующими диафрагмами на расстоянии г= 2,820 от оси сим,метрии тороидальной катуни. С целью увеличения площади источника, разрушающей способности и уменьшения размера детектора источник и анализирующая конечная диафрагма выпс.г.- иены в Форме прямоугольных конических поверхностей с вершинами, направленными в сторону от источника к детектору частиц.Предлагаемый магнитный тороидальный спектрометр .заряженных. частиц с многократным отклонением частиц представлен схематически на чертеже. Здесь 1 - апертурная диафрагма; 2 - токовые витки тороидальной катушкиу 3 - источник заряженных частицу 4 - экран, 5 - корректирующие катушкиу б - промежуточная анализирующая диафрагмау 7 - осевая и крайние траектории анализируемых частицу 8 - детектор частицу 9 - конечная анализируемая диафрагма. для простоты на чертеже . представлена схема спектрометра с двумя отклонениями частиц (8=2), тогда как оптимальный вариант предполагает й= 4-б.Траектории анализируемых частиц в спектрометре определяются тем, что ось окна апертурной диафрагмы, направленная на источник, образует угол Ь/2 135 О, в радиальной плоскости спектрометра с осью симметрии тороидальной катушки, а показатель тороидального поля к: 0,98 (В прототипе 9 /2: 90 и К:0,743) . Ординарный угол отклонения пучка частиц при этом составляет У: 270 (В прототипе 9=180 ). При выбранных параметрах магнитного поля спектрометра тороидальная катушка с профилем рабочей части в виде цилиндра обеспечивает Фокусировку частиц первого порядка одновременно в радиальном и аксиальном сечениях пучка с промежуточной азимутальной перетяжкой пучка на половине пути частиц от входного и выходного стигматических фокусов. Значения параметров Ч: 270 и К=0,98 следуеф из совместного рассмотрения условий .радиальнойфР-Ксозфа к оМаК КР Япф(2 созЮЮ +/1 Тираж ВНИИПИ Государстпо делам изоб 3035, Москва, Жен ногоетений5, Раушс Подписно омитета СССР открытий кая наб., д. 4/5