[發(fā)明專利]一種夾層式離子束能譜分析器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010979917.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN111948700A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳偉;于利明;李永高;高金明;劉亮;石中兵;盧杰
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

本發(fā)明公開了一種夾層式離子束能譜分析器，包括若干個(gè)絕緣體和金屬膜片，所述絕緣體與金屬膜片的形狀與大小相同且平行設(shè)置，所述絕緣體與金屬膜片交替緊鄰排布形成夾層式結(jié)構(gòu)，且夾層式結(jié)構(gòu)最外兩側(cè)為絕緣體膜片；所述夾層式結(jié)構(gòu)的絕緣體膜片側(cè)設(shè)有入射端；每個(gè)金屬膜片均連接有電流探測器；所述夾層式離子束能譜分析器的入射端射入從等離子體損失的各能量段帶電粒子，該粒子經(jīng)過某個(gè)金屬膜片時(shí)，能量小于閾值的粒子將滯留在金屬膜片中，通過金屬膜片與地之間組成的電路輸出電流，并輸入其對應(yīng)的電流探測器，各個(gè)電流探測器測量其對應(yīng)的電流值。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，絕緣體和金屬膜片易于制備，更換方便，與現(xiàn)有技術(shù)的電磁及光譜測量相比成本較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子束能譜分析器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種夾層式離子束能譜分析器。

背景技術(shù)

在工業(yè)和物理實(shí)驗(yàn)中，對離子源引出束中的離子能譜，放射源產(chǎn)生的帶電粒子能譜，以及磁約束聚變等離子體中離子能譜的測量，主要利用不同能量的帶電粒子在電場和磁場中偏轉(zhuǎn)軌道半徑不同的原理在靜電分析器和磁分析器中進(jìn)行測量。H或者D粒子還可以運(yùn)用不同能量的引出粒子的特征光譜(H_a或者D_a)的多普勒效應(yīng)(Doppler Effect)進(jìn)行測量。

靜電分析器和磁分析器具有復(fù)雜、精密的空間結(jié)構(gòu)，并且對放置在真空室中的電路和電磁鐵線圈等系統(tǒng)的放氣率要求很高，探測器更換不方便，且需要復(fù)雜的標(biāo)定，造價(jià)很高。對于高能量的帶電粒子，靜電分析器不適于進(jìn)行分析，而磁分析器需要大面積的強(qiáng)偏轉(zhuǎn)磁場，制造工藝復(fù)雜且成本很高。利用引出束中H或者D粒子的特征光譜的多普勒效應(yīng)進(jìn)行測量的光譜儀造價(jià)昂貴，且需要精心護(hù)理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有關(guān)于高能量離子束的電磁測量及光譜測量器具有復(fù)雜、精密的空間結(jié)構(gòu)，需要復(fù)雜的標(biāo)定，制造工藝復(fù)雜且成本高的問題。本發(fā)明目的在于提供一種夾層式離子束能譜分析器，利用不同能量的帶電粒子在交替排布的絕緣體膜片和金屬膜片中的沉積而對粒子的能譜進(jìn)行測量的部件，該部件結(jié)構(gòu)簡單，絕緣體膜片和金屬膜片易于制備，更換方便，與現(xiàn)有技術(shù)的電磁測量及光譜測量相比成本較低。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種夾層式離子束能譜分析器，所述夾層式離子束能譜分析器包括若干個(gè)絕緣體膜片和金屬膜片，所述絕緣體膜片與金屬膜片的形狀與大小尺寸相同且平行設(shè)置，所述絕緣體膜片與金屬膜片交替緊鄰排布形成夾層式結(jié)構(gòu)，且所述夾層式結(jié)構(gòu)的最外兩側(cè)為絕緣體膜片；所述夾層式結(jié)構(gòu)的絕緣體膜片側(cè)設(shè)有入射端；每個(gè)所述金屬膜片均連接有電流探測器；所述電流探測器接地；

所述夾層式離子束能譜分析器的入射端射入從等離子體損失后的各能量段帶電粒子，所述各種帶電粒子依次穿過所述絕緣體膜片與金屬膜片，在經(jīng)過第i個(gè)金屬膜片時(shí)，能量小于 E_i的帶電粒子將滯留在該金屬膜片中，通過金屬膜片與地之間組成的電路輸出電流I_i，各個(gè)電流探測器測量其對應(yīng)的電流值，通過電流與帶電粒子所攜帶的電荷(q)的關(guān)系式I_i∝n_iq即可得到能量段為E_i的離子密度(n_i)，對計(jì)算出的每一個(gè)能量段的離子密度的排布進(jìn)行擬合，得到高能量粒子的分布函數(shù)f(E)。