Спектрометр многозарядных ионов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< о742847 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220378 (21) 2606597/18-25 (51)) . Кл.2

G01 Т 1/36 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 250680 Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 250680 (53) УДК i 621. 384. .82 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Быстрицкий и В. Г. Толмачева

Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (71) За яв ител ь (54) СПЕКТРОМЕТР МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ

-30

Изобретение относится к области спектрометрии заряженных частиц и Мо жет найти применение для исследования ускоренных сгустков многозарядных ионов.

Известно устройство для определения временной структуры энергетического спектра сильноточного ионного пучка (1), н которОм пучок, входящий н вакуумную камеру, отклоняется магнитным полем на коллекторы (цилиндры

Фарадея), которые нагружены на согласующие кабели, соединяющиеся с осциллографом. Таким образом каждым коллектором регистрируется ток электронон пучка определенной энергии. Недостатком такого устройства являются его сложность и большие габариты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является спектрометр, содержащий пролетную трубу и расположенные в начале и конце ее соответственно пробник и детектор многозарядных ионов, причем последний выполнен н виде стопы тонких металлических заземленных и сигнальных фольг (2). Сигнальные фольги нагруже.ны на 75-ом кабеле, соединякщие спект. рометр со входом осциллографа.

При входе в пролетную трубу ионного сгустка часть его попадает на проб. ник. Сигнал с пробника запускает развертку всех лучей осциллографа. Через время пролета трубы на экране осциллографа появляются ионные импульсы с сигнальных фольг детектора. Энергия ионон определяется по времени пролета базы, а зарядовое состояние ионов по неличине пробега, т.е. номеру фоль. ги. Недостатком этого спектрометра является низкая (30% на уровне

20 МэВ) для N< разрешающая способность

Это обусловлено тем, что один и тот же сигнал с пробника служит началом времени отсчета для всех ионов, хотя ионы различных энергий неодновремен" но проходят через пробник. Вследствие этого при измерении временного интервала (и соответственно энергии) возникает большая ошибка.

Цель изобретения — увеличение разрешающей способности спектрометра.

Это достигается тем, что пробник выполнен н виде стопы тонких металлических заземленных и сигнальных, фольг, идентичных nv толщине и материалу металлическим заземленным и сигнальным фольгам детектора, причем

742847

Формула изобретения фольги пробника перекрывают часть аппертуры пролетной базы (например, в виде колец), а сигнальные фольги пробника соединены с соответствующими сигнальными фольгами детектора через развязывающие высокочастотные диоды и нагружены на 75-ом кабели, которые соединяют спектрометр со входа.ми осциллографа., На чертеже изображен спектрометр многозарядных ионов.

0н содержит земляные фольги 1 и 2 детектора и пробника соответственно, сигнальные фольги 3 и 4 детектора и пробника соответственно, пролетную трубу 5, развяэывающие диоды 6 и 7, осциллограф 8 и ионный сгусток 9.

Спектрометр многозарядных ионов работает следующим образом.

При прохождении ионного сгустка 9 черЕз сигнальные фольги 4 пробника останОвившиеся в них ионы создают электричфские сигналы, которые через раэвязывающие высокочастотные диоды 6 и 7 и

75-ом кабель поступают на входы осциллографа 8. Через время пролета ионами трубы 5 на соответствующих âõîдах. осциллографа 8 появляются электрические сигналы с сигнальных фольг

3 детектора„ соответствующих определенным зарядным состояниям ионов. В этОм случае энергия ионов с определенным зарядным состоянием определяется по времени между сигналами и соОтветствующими сигнальными фольгами пробника и детектора, что повышает точность измерения энергии.

Разрешающая способность спектрометра определяется выражением

8е Ыь

E .Ь где — относительная ошибка H î:pe6 Е делении энергии, д — абсолютная ошибка в определении времени, ф — время пролета базы.

При использовании известной конструкции пробкика абсолютная ошибка в определении времени пролета включает в себя и ошибку в определении момента прохождения ионами пробника, равную в среднем полуширине ионного импульса {для ионов водорода зта величина «2-3 нс). В предлагаемом пробнике ошибка в определении момента прохождения его ионами меньше ка зту величину и разрешающая способность спектрометра составляет, например, 20% для и с энергией 20 ИэВ.

СпектромеTp многозарядных ионов е

Щ содержащий .пролетную трубу и располо женные в начале и конце ее соответственно пробник и детектор многозарядных ионов, причем последний выполнен в виде стопы тонких металлических. заземленных и сигнальных фольг, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности спектрометра, пробник выполнен в виде стопы тонких металлических заземленных и сигнальных фольг, идентичных фольгам, составляющим детек— тор, причем сигнальные фольги пробкика соединены с соответствующими сигнальными фольгами детектора через развязываюшие высокочастотные диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зар. ). AppE,.Р1чу5 . vo5 16, Р 11 рр 1985-1991.

4Î 2. ПТЭ„ Р3, 1976, с.42-43 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 3456/40

Тираж 649 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4