[發明專利]一種電子能量甄別器

有效

• 申請號: 201810972440.1
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109143313B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 康軼凡;張利霞;周九茹
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01T1/38
• 分類號: G01T1/38
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 李振瑞

1.一種電子能量甄別器，其特征在于，所述電子能量甄別器包括真空腔室、位置敏感探測器、電位電極、電子源以及計算單元；所述真空腔室內部為圓柱狀的真空環境；所述位置敏感探測器的數量為兩個，兩個所述位置敏感探測器分別安裝在所述真空腔室內部靠近兩個底面的位置，且兩個所述位置敏感探測器的軸線均與所述真空腔室的軸線重合，所述位置敏感探測器用以探測并記錄待測電子撞擊時的位置信息和時間信息；

所述電位電極的數量為至少三個，其中的兩個電位電極分別安裝在所述真空腔室內部靠近兩個所述位置敏感探測器的位置，且該兩個電位電極均位于兩個所述位置敏感探測器之間，其余所述電位電極位于這兩個電位電極之間，靠近兩個所述位置敏感探測器的兩個所述電位電極分別處在最高電勢和最低電勢，位于這兩個電位電極之間的其他電位電極的電勢處于最高電勢和最低電勢之間，所述電位電極用以在兩個所述位置敏感探測器之間形成至少兩個具有不同減速電場加速度的區域；

所述電子源位于至少三個所述電位電極中處于最低電勢的電位電極的中央位置，用以產發射待測電子，且待測電子的發射方向與減速電場的方向相反；

所述真空腔室處于均勻磁場中，該均勻磁場的方向與減速電場的方向相同并且覆蓋整個減速電場，所述計算單元根據所述位置敏感探測器記錄的位置信息和時間信息計算出待測電子的初始動能。

2.如權利要求1所述的電子能量甄別器，其特征在于，所述電位電極的數量為三個，這三個電位電極之間形成的兩個減速電場的加速度分別為a₁和a₂，a₁≥a₂，且加速度為a₁的區域靠近具有最低電勢的所述電位電極。

3.如權利要求2所述的電子能量甄別器，其特征在于，所述計算單元根據以下公式計算待測電子的初始動能：

上式中，p_z為根據所述位置敏感探測器記錄的時間信息計算得到的待測電子的初始軸向動量，p_x和p_y為將初始軸向動量p_z和所述位置敏感探測器記錄的位置信息計算得到的待測電子初始軸向動量的兩個徑向分量，m_e為電子質量。

4.如權利要求3所述的電子能量甄別器，其特征在于，所述初始軸向動量p_z根據初始軸向速度確定，其中θ_i為待測電子的初始發射角；

待測電子初始軸向動量的兩個徑向分量p_x和p_y分別根據以下公式計算確定：

其中ω為待測電子的回旋角頻率，x、y分別為待測電子在飛行時在所述位置敏感探測器上投影的橫坐標和縱坐標，t為待測電子的飛行時間函數，在兩個所述兩個減速電場中飛行的待測電子分為三種類型，第一種與第二種類型的待測電子分別在減速電場的加速度為a₁與a₂的區域內被反射而最終被靠近電勢最低的所述電位電極的所述位置敏感探測器接收，第三種待測電子穿越整個所述真空腔室并最終被靠近電勢最高的所述電位電極的所述位置敏感探測器接收，第一、二、三種待測電子的飛行時間函數分別為：

其中，ε_i1、ε_i2、ε_i3分別為三種電測電子的初始動能，θ_i1、θ_i2、θ_i3分別為三種待測電子的初始發射角，ε_low和ε_high分別表示劃分這三種待測電子時的臨界軸向初始能量的最小值和最大值。

5.如權利要求1所述的電子能量甄別器，其特征在于，所述真空腔室內部處在10^-3～10^-4Pa的真空環境。

6.如權利要求1所述的電子能量甄別器，其特征在于，分別靠近兩個所述位置敏感探測器的兩個所述電位電極的半徑與所述位置敏感探測器的半徑相當，且這兩個電位電極的半徑與其他電位電極的半徑也相當。