[發明專利]一種帶電粒子的偏轉裝置

有效

• 申請號: 201310718982.3
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN104733069B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 路立;楊垂柏;董永進;張愛兵;荊濤;孔令高;張申毅;張煥新;余慶龍;孫越強;梁金寶;朱光武;孫瑩;沈國紅;張斌全;羅靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間科學與應用研究中心
• 主分類號: G21K1/093
• 分類號: G21K1/093
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司11318
• 代理人: 楊小蓉,楊青

技術領域

本發明涉及空間探測技術領域，尤其涉及一種帶電粒子的偏轉裝置。

背景技術

空間環境科學研究進展表明空間天氣變化，尤其是磁層亞暴和磁暴，呈全球演化特征。衛星局地空間的等離子體探測只反映了衛星所經過區域的物理特性，且同時具有空間變化和時間變化因素，因此，衛星局地空間的等離子體探測很難滿足對空間等離子體全球時、空演化物理特征的空間探測需求。針對粒子響應能段和特定空間區域，開發具有遙測功能的粒子成像探測技術是開展空間物理研究和空間天氣環境監測的迫切要求。

中性原子成像是近年來應用于空間探測的一種高新技術，是目前對空間等離子體分布進行可視化遙感的唯一途徑。由于中性原子的空間分布和通量變化與地磁活動密切相關，中性原子成像探測包含了等離子體空間分布信息和時間演化過程，可以滿足磁暴期間對全球等離子體背景演化過程的空間探測需求，該中性原子成像探測技術將成為未來空間天氣環境監測的重要技術。然而，在中性原子成像前需要偏轉裝置先將帶電粒子偏轉掉，避免帶電粒子入射進中性原子傳感器干擾測量。但是，由于現有的偏轉裝置中電極板表面光滑，當帶電粒子偏轉后與電極板壁發生碰撞會產生入射方向的散射和其二次粒子產物產生入射方向的發射，從而造成中性原子傳感器的二次污染。

發明內容

本發明的目的在于，為解決現有的帶電粒子偏轉裝置存在入射的帶電粒子與電極板碰撞后產生粒子散射和其二次產物產生入射方向的發射的技術問題，本發明提供一種帶電粒子的偏轉裝置，利用該偏轉裝置能夠避免帶電粒子碰撞偏轉電極板后產生前向散射及其二次粒子產物產生前向發射，使帶電粒子及其二次粒子產物只進行后向（與帶電粒子入射方向相反）反射，從而避免帶電粒子通過偏轉裝置的通道，而只保證中性原子直接通過偏轉裝置，并且避免了偏轉電極板在加載高壓時發生放電。

為實現上述目的，本發明提出了一種帶電粒子的偏轉裝置，所述的偏轉裝置包括：偏轉電極板和絕緣支撐板；該偏轉電極板與絕緣支撐板均為圓形，所述偏轉電極板包括頂層偏轉電極板、中間偏轉電極板和底層偏轉電極板；所述頂層偏轉電極板的下表面設有若干組同心的環形鋸齒結構，所述底層偏轉電極板的上表面設有若干組同心的環形鋸齒結構，所述中間偏轉電極板的上表面和下表面均設有若干組同心的環形鋸齒結構；該環形鋸齒結構中的所有鋸齒均保持同一時針排列，所述鋸齒均朝向帶電粒子的入射方向；所述底層偏轉電極板、中間偏轉電極板和頂層偏轉電極板由下而上依次平行疊放，并在電極板之間均放置絕緣支撐板，所述偏轉裝置的電極板至少為三層。所述的偏轉電極板與絕緣支撐板為圓形的設計，以適應180度范圍的偏轉帶電粒子；該偏轉電極板之間必須是平行，保證在兩塊電極板之間電場均勻性。偏轉電極板表面設有若干組同心的環形鋸齒結構，用于屏蔽帶電粒子與電極板碰撞后產生入射方向的散射及其二次粒子產物產生入射方向的發射。

作為上述技術方案的進一步改進，所述偏轉電極板的直徑為205mm，偏轉電極板之間的間隔為10mm，從而實現對于300keV以下能量帶電粒子進行偏轉。

作為上述技術方案的進一步改進，所述環形鋸齒結構中的鋸齒陽角和鋸齒陰角的曲率半徑均為0.2mm，以減少鋸齒尖端的放電。

作為上述技術方案的進一步改進，所述偏轉電極板由兩個半圓形電極板拼合而成，使兩個半圓形電極板均能對入射的非目標粒子進行反射，增加反射效率。

作為上述技術方案的進一步改進，所述偏轉電極板采用低原子序數材料制成，采用低原子序數材料能夠降低帶電粒子的二次粒子產物對偏轉電極板的污染。

作為上述技術方案的進一步改進，所述絕緣支撐板采用聚四氟乙烯材料制成。

本發明的一種帶電粒子的偏轉裝置優點在于：利用本發明帶電粒子的偏轉裝置可以實現既偏轉掉帶電粒子，又避免帶電粒子與偏轉電極板作用后產生二次污染；即避免帶電粒子碰撞偏轉電極板后產生入射方向的散射及其二次粒子產物產生入射方向的發射，使經碰撞后的帶電粒子及其二次粒子產物只能進行與入射方向相反的運動，從而避免帶電粒子通過偏轉裝置的通道，而只保證中性原子通過偏轉裝置。

附圖說明

圖1為本發明的一種帶電粒子的偏轉裝置結構示意圖。

圖2為本發明的一種帶電粒子的偏轉裝置中偏轉電極板結構示意圖。

圖3為圖2中A-A方向的視圖。

圖4為圖3中所示的偏轉電極板中的環形鋸齒結構局部視圖。

圖5為圖4中所示的鋸齒結構的局部放大圖。

附圖標記