Детектор для регистрации нейтральных частиц

 

Союз Советских

Социалистических республик

О П И С А Н И Е < 617996

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.04.76 (2! ) 2341387/18-25 (51) > }<л.

G О} Т 1/28 с присоединением заявки №вЂ”

ГаеударатвенныФ «енатат

СССР аа делан извбрвтвна9 в еткрнтаа (23) Приоритет—

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень ¹ 37 (53) уДК 621.387.

424 (088 8) Дата опубликования описания 05.10.79 (72} Автор изобретения

В. Х. Лихтенштейн в j

1 (71) Заявитель (54) ДЕТЕКТОР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ НЕЙТРАЛЬНЫХ

ЧАСТИЦ

Изобретение отюсится к устройствам для регистрации быстрых (Ее 4 100 эВ) нейтральных частиц и может быть использовано в корпускулярюй диагностике высокотемпературной плазмы, а также в экспериментальной физике атомных столкновений.

Известны вторично-эмиссионные детекторы частиц, содержащие эмиттер и коллектор вторичных электронов, выбиваемых детектируемымн частицами 11}.

Однако в таких детекторах наблюдаются зависимость эффективности регистрации от зарядового состояния и степени возбуждения падавших частиц, а также значительные трудности при абсолютных измерениях потоков нейтральных частиц.

Известен также фольговый детектор, представлявший собой цюпшдр Фарадея, закрытый тонкой фольгой. В этом устройстве детектнруемые нейтральные частицы иоиизируются, проходя через фольгу, н образовавшиеся ионы регистрируются коллектором.

Однако этот детектор имеет малую чувствительность, обусловленную низкой эффектив2 костью юниэации частиц в фольге,. кроме того,, необходимость прохождения через фольгу cymeci венно повышает энергетический порог регистрации, что исключает возможность применения детектора в диапазоне частиц малых энергий.

3 Наиболее близок к изобретению детектор, содержащий входную фюпьгу, коллектор вторичных злектроюв н эмнттер, с поверхности которого эти электроны выбиваются (2}.

Однако такой детектор имеет, во-первых, невысокую чувствительюсть из-эа неэффективного (с точки зрения образования вторичных электронов) использования энергии падающих частиц. Действительно, поскольку пробег быстрой часпщы в ве1а ществе эмиттера обычно значнтелью превышает глубину эоны входа вторичных электронов, то выйти на поверхность н быль зарегистрированной имеет возможность только некоторая часть от полного количества электроюв, образованных детектируемой частицей в объеме эмиттера. Вовторых, у известюго устройства (также, как и аналога) высокая пороговая энергия, обусловленная наличием на вюде детектора фольги, 3. 617996 через которую должны пройти регистрируемые частицы.

Цель изобретения — повышение чувствительности детектора и снижение энергетического по. рога регистрации.

Это достигается тем, что в предлагаемом .устройстве входная фспьга электрически соеди- . . нена с эмиттером, а коллектор и эмиттер выполнены в виде системы чередующихся эмнттирующих фольг и коллекторных сеток. 10

Толщина каждой из эмиттирующих фольг выбирается равной глубине зоны выхода вторичных электронов, а их суммарная толщина должна превышать пробег детектируемых частиц в веществе фольги.

Sce эмиттирующие фольги электрически соединены друг с другом, что позволяет регистрировать общий ток вторичных электронов, образовавшихся при простреле фольг детектируемыми частицами. Для обеспечения полного сбора вто- 2о ричных электронов с обеих сторон фольг, между ними помещены элетрически соединенные между собой коллекторные сетки.. Таким образом, в предлагаемом устройстве регистрируются практически ace вторичные электроны, образовавшиеся

25 в процессе торможения первичной частицы в веществе эмиттера.

Именно это обстоятельство обусловливает зна ипельный выигрыш в чувствительности предлагаемого детектора по сравнению с прототипом. э .эо

Электрическое соединение входной фольги с эмнт. тером позволяет включить ее в общую систему регистрации, что несколько повышает чувстви, тельность детектора. В отличие от прототипа, для того, чтобы быть зарегистрированной, детек- з5 торная частица -уже не должна пройти через всй входную фольгу, ей достаточно лишь достигнуть зоны выхода вторичных электронов на прострел.

Это обстоятельство снижает величину минималь«40 иой энергии частиц, которые могут быль зарегистрированы детектором, На фиг. 1 изображена схема предлагаемого детектора; на фиг. 2 — то же, конструктивное . иэображение.

Детектор содержит входную фольгу 1, кол.

45 лектор 2, выполненный: в виде электрически соединенных сеток, и эмиттер в виде системы фольг

3, электрически соединенных между собой, а также с входной фольгой.

Работает детектор следующим образом.

Регистрируемые частицы последовательно простреливают входную фольгу 1 н систему эмиттирующнх фольг 3, выбивая вторичные электроны, которые собираются сетками коллектора 2, имеющими положительный (+50 В) потенциал относительно фольг. Полный ток вторичных электронов, испускаемых фолъгамн 1 и 3, измеряют прибором. 4

Конструктивно (см. фиг. 2) детектор может быль выполнен в виде набора круглых вхопной и эмиттирующих фольг 1 и 3 н сеток коллектора 2, разделенных изолирующими втулками и закрепленных посредством изолированных шпилек 4, Вся система укреплена на опорном фланце 5, имеющем изолированные выводы для измерения выходного тока детектора и подачи рабочих напряжений.

В целях защиты детектора от фоновых частиц и паводок, он полностью закрьгт заземлен ным экраном 6, снабженным окном для входа, регистрируемых частиц.

В качестве материала входной и эмиттирующих фольг удобно использовать вещества с малой тормозной способностью, например углерод, для которого глубина зоны выхода вторичных электронов составляет - 100 А.

Для обеспечения механической прочности фольги размен;ают на мелкоструктурной опорной сетке. С целью получения максимальной чувствительности детектора применяемые в ием сетки должны иметь максимально. возможную прозрачность. Габаритные размеры детектора, а также используемые конструкционные материалы выбираются исходя из условий эксперимента.

Как следует из расчетов и предварительных экспериментов, реализация данного предложения позволяет более чем в !О раз по сравнению с прототипом повысить чувствительность 1«:; истрации быстрых частиц н в несколько раэ сниэять энергетический порог регистрации.

Формула изобретения

1. Детектор для регистраа и нейтральных частиц, содержащий последовательно расположенные входную фольгу, коллектор вторичных элект» ронов и эмнттер, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и снижения энергетического порога регистрации, входная фольга электрически соединена с эмиттером, а коллектор и эмиттер выполнены в виде сиатемы чередующихся эмнттирующих фольг и коплекторных сеток.

2. Детектор по и. 1, отличающийся тем, что толщина каждой из эмиттирувщих фольг равна глубине эоны выхода вторичных электронов, а их суммарная толщина превышает пробег детектнруемых частиц в веществе фольги.

Источники а формации, принятые во внимаwe при экспертизе

1. Хастед Д. Физика атомных столкновений.

М., Изд. "Мир", 1965, с. 180.

2. Авторское свидетельство СССР Н 388236Ä

1кл. G 01- Т 1/28, 1973.