SU321165A1 - Электростатический анализатор зар женных частиц - Google Patents

Description

(54) ЭЛЕКТРЧЮТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР ЗАРЯЖЕННЫХ Изобретение относитс  к устройствам дл  : измерени  спектральных распределений потоков зар женных частиц малых энергий. Одна из актуальных задач в современной экспериментальной физике - повышение чувствительности аппаратуры дл  измерени  .малых потоков зар женных частиц с энергией от 0,01 до 1О-5О кэв. Обычно дл  подобных измерений используют сферические электростатические анализаторы и дискретные детекторы частиц - вторичные электрон ные умножители или канальные электронные умножители. В таких устройствах минимально измер ема  плотность йзотропноТо потока частиц Ф св зана с минимальной N слескоростью счета детектора мин дующим выражением: 4Tl ssi/in

ЧАСТИЦ } - фактор пропускани  анализатора. Известны электростатические анализатс ры зар женных частиц, coctosmuae из откл1 н оюще о конденсатсфа, детектора и источ« ника питани . Примен емые в насто щее врем  анали заторы характеризуютс  небольшим углом пол  зрени  S , в результате чего дл  определени  полного потока частиц, падаю.Шего с разных сторон на единицу площади, необходимо либо знать функцию углового распределени  частиц а потоке, либо вращать объект или прибор впространстве, j что не всегда возможно. Таким образом, I при N 1-1О мип/сек, . 2 см стер, JUfl wO,25 минимально из|мер ема  плотность потока частиц Ф нахшитс  в пределах от 1О до 1О /см .сек. Из приведенных данных видно, что дл  повышени  чувствительности измерений при прочих равных услови х необходимо по возможности увеличить геометрический фактор анализатора, т. е. § и S2 Уве-J

jmHiuaaTb угол пол  зрени  анализатора аа счет увеличени  зазора ( между электродами или их размеров нецелесообразно , поскольку увеличение зазора при сохранении величины среднего радиуса траектории частиц в анализаторе при-

водит к увеличению отношени  Д-- и,

соответственно, к ухудшению энергетического разрешени  , АЬ. , пропорциональСА D , ного величине -- , а увеличение радиуса fjg приводит к резкому увеличению габаритов прибора, что в р де экспериментов недопустимо. Кроме того, дискретные де- ; текторы имеют входное окно незначитель- ной площади ( S ,01-1 см) и узкую диаграмму направленности в пространство, .так что при увеличении площади входного окна и угла пол  зрени  анализатора затрудн етс  стьшовка детектора и анализатора .

Цель изобретени  - повышение чувстви- тельности и точности измерений спектральных распределений потоков зар женных частиц малых энергий за счет увеличени  площади входного окна и угла пол  зрени  анализатора при сохранении высокого энергетического разрешени  прибора. Достигаете ч она тем, что каждый электрод анализатора выполнен в виде соединенных полус юры и тора, электроды расположены конiцентрически друг относительно друга, причем наружна  полусфера и часть наружноIo тора изготовлены из сетки.

Устройство представлено на чертеже. Анализатор состоит из отклон ющего конденсатора в виде наружной и внутренней полусфер 1 и наружного и внутреннего торов 2, детектора 3 и источника отклон ющих напр жений 4. Наружна  полусфера выполнена в виде сетки из электропровод щего материала дл  пропуска частиц Е анализатор независимо от направленности потока в пространстве. Внутренн   полусфе ра выполнена из сплошного провод щего материала. Наружный электрод тора от полусферы до точки перегиба А также представл ет собой сетку обеспечени  всена- правленной регистрации потока частиц, а после топси перегиба выполнен из сплош- ного полупроводникового материала, наход щегос  в точке А в элеК1рическом контакте с сеткой. Внутренний электрод тора, наход щийс  в электрическом контакте с внутренней полусферой, tio точки перегиба А выполнен из сплошного полупроводникового материала, а после точки перегиба до выходного окна - из электропроводного материала . В качестве провод щего материала электродов могут быть использованы такие . : материалы, обладающие высокой электропроводностью, как серебро, золото, никель, вольфрам и т. д., а в качестве полупроводникового материала - либо материалы с высоким удельным сопротивлением , либо различные полупроводниковые пленки нанесенные на электроизол ционную поверхность из фторопласта, винипласта , стекла, и т. а... .

Дл  проведени  энергетического анализа потоков частиц, например электронов, целесообразно заземл ть наружную сетку и ТОЧ ки перегиба (точки с минимальной кривизной ) тороидальной части, а положительный потенциал подавать на внутреннюю сферу и на наружное выходное кольцо тороидальной части анализатора. Дл  обеспечени  условий поворота частиц и посто нства электричеОКОЙ характеристики анализатора тороидальные пластины, расположенные концентрически , выполнены таким образом, что tJipR 3

; :г COtlSt, а вe шчины (Л И

Ufjo4

равны аналогичным величинам дл  сферической части анализатора (ft -. средний раОт

диус кривизны тороидальных пластин; d . зазор между пластинами, который дл  торо дальной части анализатора беретс  между двум  точками пластин, радиусы кривиз им в которых лежат на одной пр мой,I Уй - разносто потенциалов между точками).

; Таким образом, в устройстве осуществI л етс  электрический контакт всех элемен тов наружного электрода и соответственно всех элементов внутреннего электрода анализатора , исключаетс  действие краевых попей, которые возникают при последовательной стыковке нескольких анализатог

ров с разнопол рными потенциалами питани , и наиболее благопри тным образом

5 происходит стьпсовка сферического анализаI тора и дискретного детектора частиц. КроI ме того, можно использовать любой детектор , в том числе и коллекторный, В случае

регистрации положительно зар женных частиц (протонов, ионов и т. д.) необходима

I пвреполюсовка под рйосТи питающего напр  |жени . 5 I Если надо пощгчить узконаправленную

систбмы следует заменить сплошной проводниковой поверхностью.

Предмет изобретени 

Электростатический анализатор зар женных частиц, состо щий из отклон ющего конденсатораJ детектора и источника питани , отличаю щийс   тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности измерений, электроды отклон . ющего конденсатора выполнены в виде частей сфер и торов, наружна  полусфера электрически соединена с наружны торому внутренн   полусфера - с внутренним то-

электроды расположены концантр 4че-.

ром.

ски друг относительно друга в наружи электроде полусфера и часть тора от п

,лусферы до точки перегиба выпош1ены из про

вод щего материала в виде сетки, а ча ;ть тора от точки перегиба до точки подач

отклон ющего напр жени  - из полупрово .никового материала, во внутреннем эл жтроде часть тора от полусферы до точки перегиба выполнена из полупроводниковог

ма тернала, а остальные части - из npoaoj  - ны щего материала, причем радиусы криви обЬатэггектродов тора имеют зависимость. но пропорциональную напра селиостп

зазоре анализатора.

IHiiHI

Hapesucmg amop