Устройство для регистрации потоков заряжеешых частщ

(11)) 433436

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 2I. I2. 72 (21)I860III/2625 (51) М Кл.

9 0N 7/00 с присоединением заявки —

Государственный комитет

Соната Министров СССР аа долам иаооретеннй и открытий (32) Приоритет—

Опубликованск 5.06. 74Бюллетень № 23 (53) УИК 539. I. 074 (088.8) (45). Дата опубликования описанияХ5. Х2. 74 (72) Авторы изобретения

В.Г.Коваленко и Б.В.Поленов

+82iq -, (— (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПОТОКОВ

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к космической физике, а именно, к спектрометрии потоков заряженйых частиц малых и средних энергий.

Известно, что для йсследования малых по йлотности потоков заряженных частиц (например, ионов тяжелых элементов) используют сферические электростатические анализаторы и аналоговые (коллекторные) 10 детекторы частиц. Дальнейшее увеличение чувствительности измерений может быть достигнуто использованием дискретных детекторов частиц с малым уровнем шумов (например вторично-электронных умножителей).

Однако применение сферического анализатора с дискретнйми детекторами частиц затруднено тем, что известные детекторы имеют малую площадь входного окна и малый угол поля зрения. В связи с этим возникает необходимость фокусировки формирования однонаправленного пучка частиц на выходе сферического элект- 25

2 ростатического анализатора. Кроме того, формирование пучка частиц необходимо также при дополнительной селекции заряженных частиц после электростатического анализатора (например, по скорости заряду, масс и теде )а

Цель предлагаемого изобрете-:. ния - увеличить чувствительность и точность измерений. Это достигается тем, что между анализатором и дискретным детектором второго анализатора установлен второй электрический анализатор, у которого поверхности электродов также образованы вращением дуг вокруг оси, лежащей в плоскости этих дуг, и имеют форму тора, центры кривйзны образующих электродов обоих анализаторов расположены по разные стороны от оси пучка частиц, а в качестве детектора частиц исйользован дискретный детектор.

На чертежах I-4 показаны различные варианты устройства. нием дуг концентрических окружностей вокруг оси, лежащей в плоскости образующих (см.фиг, 2); устройство, у которого поверхностй электродов

5 первого со стороны входа анализатора образованы вращением.дуг концентрических окружностей вокруг оси, лежащей в плоскости образующей, а во втором со стороны входа аналию заторе поверхности электродов обра зованы вращением образующих, именщих форму спирa r с общим полюсом, напрймер логаржуп ческих, вокруг оси, лежащей в плоскости образующих (см. фиг. 3); устройство, у которого поверхности электродов обоих анализаторов образованы вращением образующих, имеющих форму спиралей с общими полюсами для каждого анализатора, например логариф иических, вокруг оси, лежащей в плоскостях образующих (см. фиг. 4).

Первый вариант устройства (см. фиг. I) позволяет увеличить чувст-. вительность более, чем в ?О раз и повысить точность измерений более, чем в 3 раза. Этот варйант может быть использован с детектораии, имеющими большие и иалые площащл входного окна. Из всех рассмотренных вариантов по сложности изготовления этот является самым просуыи.

Второй вариант (см. фиг. 2) позволяет при тех же, что и для варианта I, габаритах и весе дополнительно увеличить чувствительность более, чеи в IO раз и дополнительно увеличить точностй измерений примерно в 3 раза.

Третий вариант (см. фиг. 3) ииеет чувствительность, близ к чувствительности первого варианта, однако он может быть использован с детектораии, имеющими малую площадь входного окйа, например, с канальными электронйыии умножйтеляии.

Четвертый вариант (см. 1 г.4) обладает достоинствами второго и третьего вариантов, но наиболее сложен в изготовлейии.

Устройство для регистрации потоков заряженных частиц, содержащее отклоняющий электростатический анализатор, у которого поверхности электродов образованы вращением дуг вокруг оси, лежащей в плоскости этих у уг, и детектор, отличающееся тем, что, с целью увеличения чурствительности и точности измере433436

Устройство состоит из электростатического анализатора I с электродаии 2 и 3, имеющими форму сферы, бочки или тора, анализатора 4 с электродами 5 и 6, имеющими форму тора, и дискретного детектора 7.

Устройство работает следующим образом.

Поток заряженных частиц, падающий на вход анализатора 1, йри выполнении условия селекции йо энергии и заряду поворачивается к оси сик".метрий. Поскольку в предлагаемом устройстве площадь входного окна анализатора I во много раз превы- шает площадь выходного окна, то . плотность потока пучка частйц на выходе анализатора I увеличивается во столько же раз. Г выхода анализатора I частицы найравляются на вход анализатора 4, в котором электростатическая сила отклоняет пучок частиц в направлении, параллельном оси симметрии анализаторов I и 4.

При зтои в анализаторе 4 происходит.дальнейшее уменьшение площади сечения пучка частиц. Отношение плотности частиц на выходе анализатора 4 и плотности потока регистрируемых частиц на входе анализатора T равно отношению площади входного окна анализатора Т, к площади выходного окна анализатора 4. Одноврсменно на выходе второго анализатора формируется однонаправленный поток частйц, параллельнИ оси симметрии анализаторов, и регистрируемый дискретныи детектором,Для создания электростатических полей, обеспечивающих двойной поворот пучка часгиц, используются анализаторы, у которых центры кривизны образующих электродов расположены по разные стороны от пучка частиц, и нрименяется переполюсировка питания электродов.

В зависимости от решаемой задачи может быть выполнено четыре варианта устройства: устройство, у которого поверхности электродов обоих анализаторов образованы вращением дуг концентрических окружностей вокруг оси лежащей в плоскости образующих (см.фиг.I); устройство, у которого в первой со стороны входа анализаторе поверхности электродов образованы вращением образующих, имеющих форму спиралей с общим плюсом, например логарифмических, вокруг оси, лежащей в плоскости образующих, а во втором, торовом, анализаторе, поверхности электродов образовайы вращеП р е д и е т изобретения

433436

4 му тора, центры кривизны образуицих электродов обоих анализаторов расположены по разные стороны от оси пучка частиц, а в качестве детектора частиц использован дискретный детектор.

Пиалок 9ас/7?иц

7 -Д

1

)--ф- а оегислрааор а р гистраяср

Уиг. 1

Риг. г

Полок частиц

Полок частиц! l

) регистралор а егислр атор

Риг.5

Фиг. Ф

Составитель КСТОЛаНИК

Редактор А МОРОЗОВа Техред Л»БОГДаНОВа

593 Тираж б Pg

Заказ +

Изд. №

Подписное

Ц1П1111111 Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская иаб., 4

11редириятяе «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

3 ий, между анализатором. и детектором установлен второй электрический анализатор, у которого поверхности электродов также образовайы вращением дуг вокруг оси, лежащей в плоскости этих дуг, и ймеют фор!

l — -)

)

I

)