[發(fā)明專利]一種粒子速度甄別器及甄別方法

在審

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• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN113933527A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭典麟;孫平;張凱;馮雷;董春鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院
• 主分類號: G01P3/04
• 分類號: G01P3/04
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 孫成林

本發(fā)明公開了一種粒子速度甄別器及甄別方法，利用兩個同軸旋轉(zhuǎn)的狹縫對不同速度的粒子進行甄別。通過第一個狹縫的粒子流中，僅滿足特定速度的粒子可通過第二個狹縫，這樣就完成了對特定速度粒子的甄別。它包括入射狹縫，出射狹縫，光闌，磁懸浮軸承，轉(zhuǎn)軸和探測器，所述的轉(zhuǎn)軸的兩端分別安裝有磁懸浮軸承，其中一端外側(cè)設(shè)置有探測器。沿著轉(zhuǎn)軸的軸線方向依次設(shè)置有出射狹縫、入射狹縫和光闌。其有益效果在于：可甄別特定速度的粒子，減少或排除非目標粒子對信號的影響。特別是甄別中性粒子時，無需預(yù)先對中性粒子進行離子化，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速ω、狹縫間距L、狹縫之間的夾角θ，即可甄別不同速度的粒子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粒子探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粒子速度甄別器及其甄別方法。

背景技術(shù)

人類對物質(zhì)世界的認識不斷演化，歸功于實驗和理論的相互促進，歸功于粒子加速器和粒子探測器的不斷建造和發(fā)展。粒子探測技術(shù)除了用在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的物理學上，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域也有相當多的應(yīng)用，例如核電廠中通過測量核反應(yīng)堆中子通量來測定反應(yīng)堆功率、醫(yī)學上通過同位素示蹤法測量人體生理指標等。

在研究聚變裝置產(chǎn)生的高溫等離子體時，可通過測量和分析等離子發(fā)射的各種粒子來推斷等離子參數(shù)。從等離子體中泄漏的粒子包括離子、電子、中性粒子、中子、光子等等。在探測研究某種粒子時(比如高能粒子)，如果沒有粒子甄別裝置，這些粒子都會進入探測器，難以排除非目標粒子的影響，從而造成數(shù)據(jù)分析的困難和結(jié)果的可靠性。因此在進行某種粒子的探測研究中，需要一種按粒子按特性分辨出目標粒子的設(shè)備，以減少或排除其他粒子的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種粒子速度甄別器及甄別方法，利用兩個同軸旋轉(zhuǎn)的狹縫對不同速度的粒子進行甄別。通過第一個狹縫的粒子流中，僅滿足特定速度的粒子可通過第二個狹縫，這樣就完成了對特定速度粒子的甄別。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種粒子速度甄別器，包括入射狹縫，出射狹縫，光闌，磁懸浮軸承，轉(zhuǎn)軸和探測器，所述的轉(zhuǎn)軸的兩端分別安裝有磁懸浮軸承，其中一端外側(cè)設(shè)置有探測器。

沿著轉(zhuǎn)軸的軸線方向依次設(shè)置有出射狹縫、入射狹縫和光闌。

所述的入射狹縫與出射狹縫之間的間距為L。

所述的入射狹縫與出射狹縫之間的夾角為θ。

一種粒子速度甄別方法，包括如下步驟：

步驟1：調(diào)節(jié)入射狹縫與出射狹縫之間的間距L，夾角θ，設(shè)定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速ω，使根據(jù)公式計算出的粒子速度v符合使用方的需求；

步驟2：將粒子速度甄別器放置于待甄別粒子群的前進方向上；

步驟3：啟動粒子速度甄別器，使轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，同時啟動探測器電源；

步驟4：探測器接收到速度為v的粒子，并對外輸出信號，完成對待甄別粒子群中速度為v的粒子的甄別。

所述的步驟2中轉(zhuǎn)軸和粒子前進方向平行，光闌面向粒子群前進的方向。

本發(fā)明的有益效果在于：可甄別特定速度的粒子，減少或排除非目標粒子對信號的影響。特別是甄別中性粒子時，無需預(yù)先對中性粒子進行離子化，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速ω、狹縫間距L、狹縫之間的夾角θ，即可甄別不同速度的粒子。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提供的一種粒子速度甄別器各部件位于0時刻的原理圖；

圖2為本發(fā)明所提供的一種粒子速度甄別器各部件位于t₀時刻的原理圖；

圖3為本發(fā)明所提供的一種粒子速度甄別器各部件位于t時刻的原理圖。

圖中，1入射狹縫，2出射狹縫，3光闌，4磁懸浮軸承，5轉(zhuǎn)軸，6探測器。

具體實施方式