[發明專利]一種中性粒子分析器及分析電磁場和探測面的布置方法

在審

• 申請號: 202010595409.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111694045A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 臧臨閣;屈玉凡
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G01T5/00
• 分類號: G01T5/00;H01J49/06
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

本發明屬于高溫等離子體診斷技術，具體涉及一種中性粒子分析器及分析電磁場和探測面的布置方法，設計直角倒梯形磁場區、倒梯形電場區，電場區倒梯形斜邊與磁場區的直角倒梯形斜邊平行，之間形成絕緣區，電場區外設置探測面，設計探測面與電場區之間的自由飛行區，根據其與飛行單元的磁場區和電場區尺寸關系確定需滿足l₁(l₁+2l₂)/p²＝c，確定探側面位置，H⁺和D⁺分別經磁場和電場分別完成在垂直于磁場方向和平行于電場方向上的偏轉后，在探測面上，行與行之間，即H⁺與D⁺之間實現對不同質量粒子的分辨，同一行上的不同列與列之間實現不同能量粒子分辨。本方法能夠使NPA兼具能量分辨和質量分辨的能力。

技術領域

本發明屬于高溫等離子體診斷技術，具體涉及一種中性粒子分析器及分析電磁場和探測面的布置方法。

背景技術

中性粒子分析器(NPA)主要部件一般包括剝離單元、分析單元和探測單元三部分。被測量的中性粒子經過剝離單元時，外側電子被剝離而成為離子，進入分析單元；在分析單元利用電場和/或磁場按照能量和/或動量對離子進行偏轉，打到后端二維探測面的不同位置，從而實現能量和/或質量的分析；探測單元是由對電荷敏感的探測器組成的二維陣列面。為了使粒子順利通行，整個系統放置在高真空環境中。

在聚變研究領域，NPA是快離子物理分析、氚氘燃料離子密度比(簡稱燃料比)測量的關鍵診斷工具。燃料比將是未來聚變堆上裝置保護和基本等離子體控制的一個關鍵參數。要同時實現快離子物理分析和燃料比測量，就需要發展兼具能量分辨和質量分辨的中性粒子分析器。

發明內容

本發明的目的是提供一種中性粒子分析器及分析電磁場和探測面的布置方法，能夠使NPA兼具能量分辨和質量分辨的能力。

本發明的技術方案如下：

一種中性粒子分析器，包括磁場區、電場區和自由飛行區；

所述的磁場區為直角倒梯形，直角梯形長邊位于一側，離子入射方向垂直磁力線方向；

所述的電場區為倒梯形；所述的電場區倒梯形斜邊與磁場區的直角倒梯形斜邊平行，兩者之間具有間隙，形成絕緣區；

所述的電場區的外側設置探測面；

所述的探測面位于電場區上下兩邊延長線之間；

電場區的邊緣、電場區上下兩邊的延長線、探測面所包圍的區域形成自由飛行區；

將磁場區、電場區、絕緣區和探測面均置于真空環境下。

所述的磁場區和電場區分別為磁鐵和靜電極板，磁鐵為直角倒梯形，靜電極板為倒梯形，兩個梯形斜邊平行。

所述的直角倒梯形長邊20cm，短邊7cm，高度30cm；所述的倒梯形的長邊10cm，短邊2cm，高度30cm；所述的電場區倒梯形斜邊與磁場區的直角倒梯形斜邊平行，兩邊相隔1cm；所述的自由飛行區為倒梯形，長邊為19.2cm，短邊為8cm。

所述的磁鐵和靜電極板通過同一平面壁進行支撐固定。

一種中性粒子分析器分析電磁場和探測面的布置方法，包括如下步驟：

1)設計磁場區

磁場區為直角倒梯形，直角梯形長邊位于一側，離子入射方向垂直磁力線方向；

2)設計電場區

電場區采用倒梯形設計

3)磁場區和電場區之間形成絕緣區

電場區倒梯形斜邊與磁場區的直角倒梯形斜邊平行