一种宽能谱范围的带电粒子谱仪制造技术

本实用新型专利技术公开一种宽能谱范围的带电粒子谱仪。带电粒子谱仪包括：准直器、磁场发生装置、电子探测器组件、绝缘盘、电场发生装置、离子探测器组件和瞄准激光组件。本实用新型专利技术中，激光加速产生的带电粒子穿过准直器，注入到磁场发生装置，然后电子偏转到磁场发生装置侧面的电子探测器上被记录；穿出磁场发生装置的离子注入到电场发生装置，然后偏转到离子探测器上被记录。本实用新型专利技术电子只受磁场作用，而离子在穿过磁场后再通过电场发生装置，从而将不同种类的离子分辨开来。此外本实用新型专利技术磁场发生装置的磁场分布具有一个上升沿，从而可以在满足高能端诊断需求的情况下，降低电子能量诊断阀值，实现相同空间立体角电子和离子的宽能谱范围诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种宽能谱范围的带电粒子谱仪
本技术涉及等离子体物理和核探测领域，特别是涉及一种宽能谱范围的带电粒子谱仪。
技术介绍
目前在强场激光等离子体物理研究以及惯性约束聚变研究中，激光与靶相互作用产生的带电粒子种类和能谱是关系实验物理过程的一个关键参数。在实验中，通常使用电子谱仪来诊断电子，使用汤姆逊谱仪来诊断离子。但是在物理研究中，离子加速是与电子相关的，因此如果能同时诊断相同空间立体角的电子和离子，将对粒子的研究更有帮助。由于电子和离子质量差别很大(电子质量是质子质量的1/1836)，因此要实现宽能谱范围(1-100MeV)相同能量段的电子和离子能谱诊断就比较困难。一方面要实现高能电子及离子足够大的偏转需要足够强的磁场，常规的汤姆逊谱仪和电子谱仪通常采用的二极磁场为均匀磁场。此时，低能电子的回旋半径很小，从而未能有足够的横向偏移去注入到电子探测器上。另一方面，要实现高能离子的高分辨诊断，需要足够小而长的准直孔。而这样的准直孔对于低能电子而言，一点漏磁造成的轨迹偏移就可能使得电子无法注入到谱仪中去。因此现有的常规汤姆逊谱仪或电子谱仪均难以实现宽能谱范围(1-100MeV)相同能量段的电子和离子的能谱诊断。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种宽能谱范围的带电粒子谱仪，以实现宽能谱范围的相同空间立体角的电子和离子能谱诊断。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种宽能谱范围的带电粒子谱仪，其特征在于，包括：准直器、磁场发生装置、电子探测器组件、绝缘盘、电场发生装置、离子探测器组件和瞄准激光组件；所述磁场发生装置的一端连接所述准直器，所述磁场发生装置的另一端连接所述绝缘盘；所述磁场发生装置的侧面连接所述电子探测器组件；所述电场发生装置的一端连接所述绝缘盘，所述电场发生装置的另一端连接所述瞄准激光组件；所述离子探测器组件安装在所述电场发生装置的一侧；通过激光加速产生的带电粒子穿过所述准直器，注入到所述磁场发生装置中；所述带电粒子包括离子和电子；所述电子偏转到所述磁场发生装置侧面的电子探测器上被记录，实现电子能谱的测量；穿出所述磁场发生装置的所述离子注入到所述电场发生装置中，然后偏转到离子探测器上被记录，实现离子能谱的测量。可选的，所述磁场发生装置包括：磁场屏蔽铁壳体、具有下降沿的第一磁铁和具有上升沿的第二磁铁；所述磁场屏蔽铁壳体包括准直器安装部、侧部、第一方形屏蔽铁和第二方形屏蔽铁；所述准直器安装部上设置有圆形通孔；所述准直器安装在所述圆形通孔内；所述第一方形屏蔽铁、所述第二方形屏蔽铁以及所述侧部均位于所述准直器安装部与所述绝缘盘之间；所述第一方形屏蔽铁的一端与所述准直器安装部的一端连接，所述第一方形屏蔽铁的另一端连接所述绝缘盘；所述第二方形屏蔽铁的一端连接所述准直器安装部的另一端，所述第二方形屏蔽铁的另一端连接所述绝缘盘；所述第一方形屏蔽铁与所述第二方形屏蔽铁正对；所述侧部的一端连接所述第一方形屏蔽铁的一侧，所述侧部的另一端连接所述第二方形屏蔽铁的一侧，所述侧部与所述第一方形屏蔽铁垂直；所述具有下降沿的第一磁铁位于所述第一方形屏蔽铁下方；所述具有上升沿的第二磁铁位于所述第二方形屏蔽铁上方；所述具有下降沿的第一磁铁与所述具有上升沿的第二磁铁之间具有空隙。可选的，所述电子探测器组件包括夹具和电子探测器；所述夹具的一端连接所述第一方形屏蔽铁的另一侧，所述夹具的另一端连接所述第二方形屏蔽铁的另一侧；所述夹具与所述侧部正对；所述夹具的电子探测器安装面与所述第一方形屏蔽铁垂直；所述电子探测器安装在所述夹具的电子探测器安装面上。可选的，所述电场发生装置包括：电极板、电极板绝缘装配盒以及金属外壳；所述电极板包上电极板和下电极板；所述上电极板和所述下电极板为两块相互平行的楔形金属板；所述电极板绝缘装配盒包括楔形上板、楔形下板和两个侧壁；所述两个侧壁分别为第一侧壁和第二侧壁；所述金属外壳的一端连接所述绝缘盘，所述金属外壳的另一端连接所述瞄准激光组件；所述电极板绝缘装配盒位于金属外壳中；所述电极板绝缘装配盒的所述楔形上板与所述楔形下板正对；所述第一侧壁和第二侧壁均位于所述所述楔形上板和所述楔形下板之间；所述第一侧壁与所述第二侧壁正对；所述楔形上板、所述第一侧壁、所述楔形下板以及所述第二侧壁依次连接围成所述电极板绝缘装配盒；所述电极板绝缘装配盒的两端均为开口；所述电极板绝缘装配盒的第一开口端与所述绝缘盘相连；所述上电极板安装在所述楔形上板下方；所述下电极板安装在所述楔形下板上方。可选的，所述电极板绝缘装配盒的所述第二侧壁上设有接线孔；所述电极板的电源线通过所述接线孔及麻花针与所述电极板连接。可选的，所述离子探测器组件包括：离子探测器安装架和离子探测器；所述离子探测器包括低能离子探测器和高能离子探测器；所述离子探测器安装架包括低能离子探测器安装部、高能离子探测器安装部和连接部；所述连接部的一端连接所述低能离子探测器安装部，所述连接部的另一端连接所述高能离子探测器安装部；所述低能离子探测器安装部为梯台形；所述低能离子探测器安装在所述低能离子探测器安装部的斜面上；所述高能离子探测器安装部为长方体形；所述高能离子探测器安装在所述高能离子探测器安装部的高能离子探测器安装面上；所述电极板绝缘装配盒的第二开口端与所述高能离子探测器安装面正对。可选的，所述楔形金属板的楔形轮廓由四个直角边和一个斜边构成；两块所述楔形金属板的斜边组成的平面与所述低能离子探测器安装部的所述斜面平行；所述离子探测器与所述电极板之间的距离大于10mm。可选的，所述斜面的宽度大于两块所述楔形金属板之间的距离；所述高能离子探测器安装面的宽度大于两块所述楔形金属板之间的距离。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术中，通过激光加速产生的带电粒子(包括电子和离子)穿过准直器，注入到磁场发生装置，然后电子偏转到磁场发生装置侧面的电子探测器上被记录，实现电子能谱的测量；穿出磁场发生装置的离子注入到电场发生装置中，然后偏转到离子探测器上被记录，实现离子能谱的测量。本技术电子只受到磁场发生装置的磁场作用，而离子在穿过磁场发生装置后再通过电场发生装置，从而可以将不同种类离子分辨开来。采用本技术提供的带电粒子谱仪可以很好地实现相同空间立体角电子和离子的同时诊断。此外，本技术中低能段离子注入到位于电场发生装置侧面的低能离子探测器上；高能段离子注入到位于电场发生装置后面的高能电子探测器上。低能段离子只需较短距离的电场方向偏移，从而防止低能离子打在电极板上，这样增加了低能端诊断阈值，使带电粒子谱仪具有更大的能谱诊断动态范围，而且可以使得电极板加工更简单，减小加高电压风险。本技术中采用具有上升沿的磁场发生装置可以在满足高能端诊断需求的情况下，降低电子能量诊断阀值，而且可以很好地缓解低能电子通过准直孔时，由于漏磁造成的轨迹偏移，从而使低能电子更加精准注入到谱仪中。本技术中电极板与周围金属材料距离均大于10mm，且使用麻花针插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽能谱范围的带电粒子谱仪，其特征在于，包括：准直器、磁场发生装置、电子探测器组件、绝缘盘、电场发生装置、离子探测器组件和瞄准激光组件；/n所述磁场发生装置的一端连接所述准直器，所述磁场发生装置的另一端连接所述绝缘盘；所述磁场发生装置的侧面连接所述电子探测器组件；所述电场发生装置的一端连接所述绝缘盘，所述电场发生装置的另一端连接所述瞄准激光组件；所述离子探测器组件安装在所述电场发生装置的一侧；/n通过激光加速产生的带电粒子穿过所述准直器，注入到所述磁场发生装置中；所述带电粒子包括离子和电子；所述电子偏转到所述磁场发生装置侧面的电子探测器上被记录，实现电子能谱的测量；穿出所述磁场发生装置的所述离子注入到所述电场发生装置中，然后偏转到离子探测器上被记录，实现离子能谱的测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽能谱范围的带电粒子谱仪，其特征在于，包括：准直器、磁场发生装置、电子探测器组件、绝缘盘、电场发生装置、离子探测器组件和瞄准激光组件；
所述磁场发生装置的一端连接所述准直器，所述磁场发生装置的另一端连接所述绝缘盘；所述磁场发生装置的侧面连接所述电子探测器组件；所述电场发生装置的一端连接所述绝缘盘，所述电场发生装置的另一端连接所述瞄准激光组件；所述离子探测器组件安装在所述电场发生装置的一侧；
通过激光加速产生的带电粒子穿过所述准直器，注入到所述磁场发生装置中；所述带电粒子包括离子和电子；所述电子偏转到所述磁场发生装置侧面的电子探测器上被记录，实现电子能谱的测量；穿出所述磁场发生装置的所述离子注入到所述电场发生装置中，然后偏转到离子探测器上被记录，实现离子能谱的测量。


2.根据权利要求1所述的宽能谱范围的带电粒子谱仪，其特征在于，所述磁场发生装置包括：磁场屏蔽铁壳体、具有下降沿的第一磁铁和具有上升沿的第二磁铁；所述磁场屏蔽铁壳体包括准直器安装部、侧部、第一方形屏蔽铁和第二方形屏蔽铁；
所述准直器安装部上设置有圆形通孔；所述准直器安装在所述圆形通孔内；所述第一方形屏蔽铁、所述第二方形屏蔽铁以及所述侧部均位于所述准直器安装部与所述绝缘盘之间；所述第一方形屏蔽铁的一端与所述准直器安装部的一端连接，所述第一方形屏蔽铁的另一端连接所述绝缘盘；所述第二方形屏蔽铁的一端连接所述准直器安装部的另一端，所述第二方形屏蔽铁的另一端连接所述绝缘盘；所述第一方形屏蔽铁与所述第二方形屏蔽铁正对；所述侧部的一端连接所述第一方形屏蔽铁的一侧，所述侧部的另一端连接所述第二方形屏蔽铁的一侧，所述侧部与所述第一方形屏蔽铁垂直；所述具有下降沿的第一磁铁位于所述第一方形屏蔽铁下方；所述具有上升沿的第二磁铁位于所述第二方形屏蔽铁上方；所述具有下降沿的第一磁铁与所述具有上升沿的第二磁铁之间具有空隙。


3.根据权利要求2所述的宽能谱范围的带电粒子谱仪，其特征在于，所述电子探测器组件包括夹具和电子探测器；所述夹具的一端连接所述第一方形屏蔽铁的另一侧，所述夹具的另一端连接所述第二方形屏蔽铁的另一侧；所述夹具与所述侧部正对；所述夹具的电子探测器安装面与所述第一方形屏蔽铁垂直；所述电子探测器安装在所述夹具的电子探测器安装面上。


4.根据权利要求3所述的宽能谱范围的带电粒子谱仪，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕建，邓志刚，贺书凯，张智猛，张博，洪伟，崔波，田超，单连强，周维民，谷渝秋，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51