Спектрометр заряженных частиц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(11) 409577 61) Зависимое от авт, свидетельств 0 01 7/00 (;,01 1/36 7,04 22) Заяв 68937/26-25Яо единением заявки с и Гасударственный каиитет Совета Министраа СССР па делам изобретений и аткрытий(32) Прио Опу блик т(53) летень3 ано 05.10.74,1,384,21088.8) Дата опубликования описани 2) Авторы изобретения. Коваленко и Б. В, Поленов ви ЖЕННЫХ ЧАСТИЦ) СПЕК ЕТ Изобретениерадиоэлектроникирения характерисчастиц в космич тносится и предна ласти ядерно чено для изм тик потоков заряженньеском пространстве. вра аправточности измерения направлен ных частиц при одно габаритов и веса устЭто достигается ческий отклоняющий аряженьшен ости поток енном ук роистваем, чт лектростати о сторонь нализатор с огательные ода содержит в лектроебра ко- внешней ды, выполненные в торых расположены пластины анализато траекториям движет стиц и изолированнь внутренней пластин виде жалюзи, по образуюше ектрометрах х частиц осу регистрация шествляется х ориенти- результате только в рованы в этого инфо энергетиче а и ориентия регистри ны по на хо авлениях, в кото анализаторов. В мых чда частей Вспомоация о пространст их распределениях от дпу х друанели венных потоко а Известны спектрометры для регистрации потоков заряженных частиц малой энергии, в состав которых входят электростатический анализатор, детектор, регистратор, задающий генератор, цифро-аналоговый преобразователь и источник питания пластин анализатора, 1 ОДля увеличения получаемой информации о пространственных распределениях потоков заряженных частиц обычно используют работу нескольких электростатических анализа Фторов с одним детектором частиц таким об разом, чтобы входные окна анализаторов имели различную пространственную ориентацию, а выходы были направлены на входноеокно детектора.В известных сп 20 потоков заряженны ряженных частиц оказывается весьма огра- .ниченной, Одновременно увеличение количества анализаторов приводит к существенному увеличению габаритов и веса устройства, что в условиях космического эксперимента нежелательно, посколЬку ограничивает его информативность и увеличивветстоимость. Использование вращения космических объектов также не всегда оказыватся возможным, так как плоскосия прибора обычно не совпадаетением измеряемых потоков.Цель изобретения - повышениеф анализатора гательные электроды через ключевой ком мутатор соединены с источником питания электродов анализатора. Ключевой коммутатор связан с узлом триггеров, входы которого через дешифратор и формирователь 5 соединены с узлом предварительного пересчета. Вход узла связан с задающим генератором, а выход - со счетным устройством.На чертеже изображен предлагаемый спектрометр. 1 ОСпектрометр состоит из последовательно соединенных электростатического анализатб, - г ра 1, детектора 2, регистратора 3, задающего генератора 4, счетного устройства 5, цифра-аналогового преобразователя 6, источ-И ника 7 питания пластин анализатора, дополнительных вспомогательных электродов 8, узла 9 предварительного пересчета, дешифратора 10 (например, диодный дешифратор), формирователя 11, триггеров 12 и ключе вого коммутатора 13Ребра жалюзи попарно образуют коллиматоры, которые могут иметь либо одинаковую направленность в пространство, либо устанавливаться веерообразно, охватывая больший угол. Число групп жалюзи определяется конкретной задачей и может составлять от 1 до 10-20 при выполнении условия г( г(0 - Ч 1 для того, чтобы изме 30 нение центрального угла 90 не влияло существенно на его характеристики (энергетическое, угловое разрешение, пропускание), При 11 числе групп жалюзи схема предварительного пересчета имеет коэффициент пересчета, равный г 1 + 1. В пределах каждой группы ребра жалюзи электрически соединены друг с друголг.Вспомогательные электроды в виде частей внутренней пластины, подключаемые 40 синхронно с противолежащими группали жалюзи либо к источнику питания анализатора, либо к потенциалу корпуса, необходимы для исключения влияния потенциала от внутренней пластины на траектории частиц, 45 В случае использования однополярного релима питания анализатора с подключением внутренней пластины к потенциалу корпуса она может быть сплошной от входа до выхода анализатора. При подаче отклоняющего напряжения от источника питания на все электроды анализатора спектрометр измеряет энергетическое распределение частиц в иаправлении потока ф1 55Углы наклона ребер жалюзи выбраньг таким образом, что при подаче напряжения на все электроды анализатора частицы,падающие в анализатор со стороны ". группжалюзи, двигаются по траекториям, исключа 1 ошим попадание их на выход анализатораи регистрацию детектором, При последовательном, начиная со стороны входа анализатора, подключении к потенциалу корпусапротиволежащих,вспомогательных электродов частицы, прошедшие одну из группжалюзи, находящуюся под потенциаломкорпуса, попадают на траектории, допускающие возможность прохождения их на выходанализатора и регистрацию детектором, Дляобеспечения этого условия при подключениик потенциалу корпуса последней пары вспомогательных электродов они включают в себядополнительные участки пластин также изолированные от электродов основного анализатора,Спектрометр работает следующим образом.,Синхроимпульсы с задающего генераторапоступают на узел предварительного пересчета. После пересчета в 2 раз импульсыс узла предварительного пересчета подаются на счетное устройство, управляющее спомощью цифро-аналогового преобразователя источником питания анализатора, Этотисточник подключен к основным электродаманализатора и через ключевой коммутаторможет быть подсоединен к вспомогательнымэлектродам.Последовательная во времени работаключевого коммутатора осущес.вляется спомощью узла вспомогательного пересчета,который управляет дешифратором, связанным через цепочку ЯЯ -триггеров с ключевым коммутатором. Узел Й Я- триггеровсбрасывается в исходное состойние в началекаждого цикла измерений с помощью формирователя, соединенного с выходом устройства предварительного пересчета и свходом узла ЯЯ -триггеров. Измерение угловых и спектральных распределений осуществляется следующим образом. Каждому импульсу, поступающему с задающего генератора, соответствует определенное состояние триггеров узла предварительного пересчета, а 2 к импульсам соответствует одно из состояний триггеров счетного устройства, Каждому состоянию счетного устройства соответствует одно из значений напряжения, вгирабать- ваемых источником питания анализатора, В течение каждого периода (время прихода 2 импульсов с задающего генератора) ктригтечы устройства предварительного пересчета последовательно проходят полцый цикл своих состояний, число которых равКно 2, С помощью дешифратора последова тельно изменяются состояния ЯЯ .григ геров, которые с помощью ключевого коммутатора подключают вспомогательныеэлектроды либо к источнику питания ана лизатора, либо к потенциалу корпуса, В начале цикла ЯЯ -триггеры устанавливаются в исходное состояние, при котором с помощью ключевого коммутатора на основные и вспомогательные электроды подается напряжение отклонения, выраба,тываемое источником питания анализатожалюзи и касательной к образующей внешней пластины анализатора должен, бытьбольше предельного угла падения частиц,при котором возможно их пропускание на5 выход анализатора,Чтобы частицы, прошедшие через группу ребер жалюзи, находяшуюся под потенциалом корпуса, попадали на выход анализатора, прямая линия, проведенная в10 зазоре между двумя ребрами жалюзи па. раллельно любому из этих двух ребер, недолжна пересекать внутреннюю пластину; анализатора, Из условия прохождения ча стиц с измеряемого направления через15 жалюзи и анализатор и условия Оседаниячастиц на электроды анализатора с другихнаправлений можно определить связь между геометрическими параметрами анализатора и углом (, наклона ребер жалюзи к20 образующей внешней пластины анализатораи длиной ребер жалюзи 90-анс БпМгй юа.С приходом с задающего генератора первого импульса цикла., первый триггер устройства вспомогательного пересчета изменяет свое состояние, в результате чего меняется состояние дешифратора, который переводит первый ЯЯ -триггер . состояние, при котором переключаются две связанные с ним ключевые схемы, и первая группа жалюзи и противолежащий ей участок внутренней пластины, т. е, первая группа вспомогательных электродов, под ключаются к потенциалу корпуса. С приходом второго импульса подключается к потенциалу корпуса вторая группа вспомогательных электродов и т. д. С приходомк 2 импульса все вспомогательные электроды оказываются под потенциалом корауса,Одновременно с подключением к потенциалу корпуса вспомогательных электродов последовательно уменьшается центральный угол анализатора, в котором действует отклоняющее поле, и тем, самым изменяется пространственная направленность анализатора, который пропускает частицы в направлении Ф , при подаче отклоняющих напряжений на все электроды, - в направлении Ф при подключении к потенциалу корпуса первой группы вспомогательных электродов и т. д. Таким образоМ, на каждой энергетической ступени (зоне) измеряется направленность потока (сканирование по углу) с заданных угловых направлений, а измерение спектральной характеристики потока осуществляется путем ступенчатого изменения величины отклоня.ющего напряжения на выходе источника питания анализатора.Чтобы при наличии напряжения на жалюзи частицы, прошедшие в зазор анализатора через жалюзи, не проходили на выход анализатора и оседали на пластинах анализатора, угол между каждым ребром 6 ОнС 81 - + ансбю( - С - )й Предмет изобретения 40 "Спектрометр заряженных частиц, содержащий последовательно соединенные электростатический отклоняющий анализатор, детектор, регистратор, задающий генератор, счет ное устройство, цифро-аналоговый преобра 45зователь и источник питания электродов анализатора, отличающий с ятем, что, с целью увеличения точности измере ния направленности потоков заряженных часгиц, электростатический отклоняющий анализатор со стороны входасодержитвспомогательные электроды, выполненныев виде жалюзи, ребра которых расположеш по образующей внешней пластины анализа тора и Ориентированы по траекториям движения регистрируемых частиц, и изолированных друг от друга частей внутренней пластины анализатора, вспомогательные 25 где Я 1 и К 2 - радиусы кривизны внутреннего и наружного электрода анализатора соответственно 1д. - зазор анализатора (А=Я - Р )2 З 0 1 - длина ребра жалюзи;1 Ъ - зазор между ребрами жалюзи.Предлагаемый спектромерр позволяет сбольшой точностью проводить измерение направленности потоков заряженных частиц и 35уменьшить габариты и вес устройства в 23 раза.электроды через ключевой коммутатор соединены с источником питания электродованализатора, ключевой коммутатор соединенс узлом триггеров, входы которого через дешифратор и формирователь соедийены сузлом предварительного пересчета, вход кдторого соединен с задающим генератором,а выход - со счетным устройством.