[发明专利]一种测量带电粒子能谱消减口径误差的磁谱仪的构建方法

说明书

本发明公开一种测量带电粒子能谱消减口径误差的磁谱仪的构建方法，包括设计探测器底拖的形状，构建磁谱仪。本发明结构简单紧凑，根据带电粒子束初级聚焦位置符合双曲线特点设计底拖，极大消减了注入孔引入的系统误差，另外粒子通过的有效区域多位置磁场中心，受边界效应影响小，测量精度显著提高，适用于推广应用。

技术领域

本发明涉及带电粒子能谱测量领域，具体是一种测量带电粒子能谱消减口径误差的磁谱仪的构建方法。

背景技术

磁谱仪是利用带电粒子在磁场中偏转半径随能量(指动能)变化的特点，测量带电粒子能谱分布的一种仪器。现有的磁谱仪通常如图1所示，由永磁铁6、导磁体中框2和封板1在磁谱仪内部形成均匀封闭的磁场区域，探测介质7固定在一块底拖上，通过底拖把探测介质送入到磁场的特定位置。磁谱仪通过准直孔5对准发射源，带电粒子经过注入孔3进入均匀磁场区域，受磁场洛伦兹力影响，做圆周运动，不同能量的带电粒子的偏转半径不同，则会沉积到探测介质的不同位置，结合探测介质的响应，可分析出带电粒子的能谱。但这种传统的磁谱仪有一个显著地缺点是，由注入孔的孔径引入系统误差，如图1(c)所示，与孔径的大小成正比，同时注入粒子数目与孔径大小相关，为了保证注入粒子数目，注入孔经又要保持一定大小。另外传统的磁谱仪忽略了对注入孔结构设计的重视，容易使带点粒子未进入均匀场区前受泄露、边缘不均匀磁场的偏转，导致粒子不能沉积到计算落点，加大测量误差。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种一种测量带电粒子能谱消减口径误差的磁谱仪的构建方法，大幅减少了注入孔径引入的系统误差，并降低了在注入过程中带电粒子受到外界的干扰。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种测量带电粒子能谱消减口径误差的磁谱仪的构建方法，其特点在于包括如下步骤：

步骤1)设计探测器底拖的形状来限定探测介质的位置，使该探测面的面型满足双曲线型，方程式如下：

其中，是注入孔直径，x和y是以带电粒子注入孔中心为原点，以带电粒子入射方向为y轴，以垂直于磁感应平面并经过原点，且与y轴垂直的直线为x轴建立的坐标系。

步骤2)构建磁谱仪，具体如下：

将两块磁源同向固定于框体的上下两侧，使两块磁源之间形成均匀磁场；

将封板与磁源外部紧贴，并固定在框体上，构建磁通路，并屏蔽磁场；

在所述的框体的一侧面开设左右两个限位槽，两个限位槽的中间开设注入孔，并插入注入孔结构，在该框体的另一侧面设有与该注入孔同轴的准直孔；

将探测器介质分别贴合到两个探测器底拖的探测面上，将两个探测器底拖分别放入限位槽，探测面朝内。

所述注入孔结构的材料由导磁性好材料制成，用于限制收集带电粒子数量、磁谱仪准直和屏蔽注入过程受到磁场的影响；

磁体结构用于生成均匀磁场，分离带电粒子能谱；双曲线型探测介质底拖用于放置探测介质并限定其位置；探测介质是记录带电粒子响应的器件，可使用成像板或类似器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)根据带电粒子束初级聚焦位置符合双曲线特点设计底拖，极大消减了注入孔引入的系统误差；

2)粒子通过的有效区域多位置磁场中心，受边界效应影响小，测量精度显著提高；

3)结构紧凑

附图说明

图1为传统的磁谱仪构型装配图，(a)为整体图，(b)为侧视图，(c)为(b)中A-A 面的剖视图，其中圆弧曲线表示带电粒子飞行轨迹，起辅助说明；