一种同时测量带电粒子的能量和角度的方法及磁谱仪技术

本发明专利技术公开了一种同时测量带电粒子的能量和角度的方法及磁谱仪，包括在磁谱仪上设置多个圆弧形沟槽，圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在同一平面内，或者设置在一个曲率大于相邻中轴线间距的光滑曲面内，辐射通道内设置的次生带电粒子产生装置设置在大于多个圆弧形沟槽的入口的预设距离的位置，以避免次生带电粒子之外的其他带电粒子进入对应的圆弧形沟槽中，次生带电粒子基于自身的粒子角度和粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，并运动至带电粒子成像介质，以获取通过目标圆弧形沟槽的目标带电粒子的强度分布信息，计算机设备根据该强度分布信息计算目标带电粒子的角度和能量，完成对次生带电粒子能量和角度分布进行同时测量。

【技术实现步骤摘要】
一种同时测量带电粒子的能量和角度的方法及磁谱仪
本专利技术涉及次生带电粒子测量领域，具体涉及一种测量带电粒子能量和角分布的磁谱仪。
技术介绍
传统测量X射线等电离辐射在材料中产生的次生带电粒子能量分布的方法，是先利用直孔状限束装置(或限束结构)对带电粒子束流进行准直，再利用磁谱仪对带电粒子能量进行测量。使用传统方法一次只能测量一个方向的带电粒子强度及其能量分布，无法实现对次生带电粒子能量和角度分布进行同时测量,影响工作效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术无法实现对次生带电粒子能量和角度分布进行同时测量。因此，提供一种测量带电粒子能量和角分布的磁谱仪，提高磁谱仪的工作效率。本专利技术通过下述技术方案实现：一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，包括：在磁谱仪上设置多个圆弧形沟槽，所述圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在同一平面内，或者所述圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在一个曲率大于相邻中轴线间距的光滑曲面内；所述磁谱仪上还设置有辐射通道，所述辐射通道内设置有次生带电粒子产生装置，所述次生带电粒子产生装置与所述多个圆弧形沟槽的入口之间的距离大于预设距离；所述次生带电粒子产生装置，在辐射源通过辐射通道电离辐射下，生成次生带电粒子；所述次生带电粒子具有对应的粒子角度和粒子速度，所述次生带电粒子在永磁体作用下，通过所述多个圆弧形沟槽的入口进入所述多个圆弧形沟槽，并基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，运动至所述圆弧形沟槽的出口处设置的带电粒子成像介质上，将通过所述目标圆弧形沟槽的次生带电粒子作为目标带电粒子；所述带电粒子成像介质记录所述目标带电粒子的强度分布信息，并将所述强度分布信息发送给对应的计算机设备；所述计算机设备基于强度分布信息计算公式对所述强度分布信息进行计算，获取所述目标带电粒子的角度和能量。进一步地，多个所述圆弧形沟槽中还设置有狭缝；所述次生带电粒子在永磁体作用下，基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，并运动至所述带电粒子成像介质，包括：所述次生带电粒子在永磁体作用下，基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽中的狭缝通过，并运动至所述带电粒子成像介质。进一步地，所述狭缝包括多个水平狭缝和一个垂直于水平面的垂直狭缝；所述水平狭缝设置在水平狭缝部件上，所述垂直狭缝设置在垂直狭缝部件上。进一步地，所述辐射源设置在所述辐射通道所在中轴线上，所述永磁体设置在永磁体通道中。进一步地，强度分布信息计算公式具体为其中,ρ(h,i)为强度分布信息，h为圆弧形沟槽的深度，i为圆弧形沟槽的编号，a为垂直狭缝的大小,b为平行狭缝的大小，ri为圆弧形沟槽的半径，θ为次生带电粒子的粒子角度，I(v⊥,θ)为次生带电粒子的能量和角度分布函数，v⊥为次生带电粒子的粒子速度垂直于沟槽出口所在平面的分量，m为次生带电粒子的质量，q为次生带电粒子的电荷量，B为永磁体产生的磁场的大小。一种同时测量带电粒子能量和角度的磁谱仪，包括支撑连接组件、导磁板和金属块；所述支撑连接组件(8)的前表面和后表面均设置有导磁板(9)；所述支撑连接组件(8)中设置有永磁体通道(10)；所述永磁体通道(10)的一端设置于所述支撑连接组件(8)的前表面，另一端设置于所述支撑连接组件(8)的后表面；所述永磁体通道(10)内设置有永磁体；所述支撑连接组件(8)内部设置有容纳小腔(16)，且所述支撑连接组件(8)内还设置有辐射通道(15)，所述辐射通道(15)内设置次生带电粒子产生装置(14)；所述辐射通道(15)穿过所述容纳小腔(16)；所述容纳小腔(16)内设置有金属块(17)；所述金属块(17)内设置有圆弧形沟槽组件(11)，所述圆弧形沟槽组件(11)包括多个圆弧形沟槽(18)，所述圆弧形沟槽(18)的中轴线相互平行且设置在同一平面内，或者所述圆弧形沟槽(18)的中轴线相互平行且设置在一个曲率大于相邻中轴线间距的光滑曲面内，每一所述圆弧形沟槽(18)上设置有水平直沟槽(20)和垂直于水平直沟槽(20)的垂直直沟槽(19)，所述水平直沟槽(20)内插入有水平狭缝部件(23)，所述垂直直沟槽(19)内插入有垂直狭缝部件(21)；所述水平狭缝部件(23)的水平狭缝(24)和所述垂直狭缝部件(21)的垂直狭缝(22)限制电子运动轨迹；所述圆弧形沟槽组件(11)设置有圆弧形沟槽组件(11)的入口(13)和圆弧形沟槽组件(11)的出口(12)，所述圆弧形沟槽组件(11)的入口(13)与所述次生带电粒子产生装置(14)之间的距离大于预设距离；圆弧形沟槽组件(11)的出口(12)设置有带电粒子成像介质；位于辐射通道所在中轴线上的辐射源，通过辐射通道(15)对设置在所述辐射通道(15)内的次生带电粒子产生装置(14)进行电离辐射，产生次生带电粒子，次生带电粒子通过所述圆弧形沟槽组件(11)的入口(13)进入所述圆弧形沟槽组件(11)内。进一步地，所述容纳小腔为立方体，所述永磁体通道和所述辐射通道为圆柱形。进一步地，所述导磁板组件的材料为低碳钢。进一步地，所述水平狭缝部件和所述垂直狭缝部件为金属片。本专利技术提供的同时测量带电粒子能量和角度的方法及磁谱仪，通过在磁谱仪上设置多个圆弧形沟槽，圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在同一平面内，或者圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在一个曲率大于相邻中轴线间距的光滑曲面内，并在磁谱仪上设置的辐射通道内设置次生带电粒子产生装置，将多个圆弧形沟槽的入口设置在大于次生带电粒子产生装置的预设距离的位置，以避免次生带电粒子产生装置在电离辐射下产生的除次生带电粒子之外的其他带电粒子进入对应的圆弧形沟槽中。次生带电粒子基于自身的粒子角度和粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，并运动至带电粒子成像介质，带电粒子成像介质记录通过目标圆弧形沟槽的目标带电粒子的强度分布信息，并发送给对应的计算机设备，以使计算机设备基于强度分布信息计算目标带电粒子的角度和能量，以完成对次生带电粒子能量和角度分布进行同时测量，提高磁谱仪的测量效率。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术一种同时测量带电粒子能量和角度的方法的流程图。图2为本专利技术一种同时测量带电粒子能量和角度的磁谱仪的结构示意图。图3为金属块的一具体示意图。图4为水平狭缝部件和垂直狭缝部件示意图。附图中标记及对应的零部件名称：8-支撑连接组件，9-导磁板，10-永磁体通道,11-圆弧形沟槽组件,12-圆弧形沟槽组件的出口，13-圆弧形沟槽组件的入口，14-次生带电粒子产生装置，15-辐射通道，16-容纳小腔，17-金属块，18-圆弧形沟槽，19-垂直直沟槽，20-水平直沟槽，21-垂直狭缝部件，22-垂直狭缝，23-水平狭缝部件，24本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，其特征在于，包括：/n在磁谱仪上设置多个圆弧形沟槽，所述圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在同一平面内，或者所述圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在一个曲率大于相邻中轴线间距的光滑曲面内；/n所述磁谱仪上还设置有辐射通道，所述辐射通道内设置有次生带电粒子产生装置，所述次生带电粒子产生装置与所述多个圆弧形沟槽的入口之间的距离大于预设距离；/n所述次生带电粒子产生装置，在辐射源通过辐射通道电离辐射下，生成次生带电粒子；/n所述次生带电粒子具有对应的粒子角度和粒子速度，所述次生带电粒子在永磁体作用下，通过所述多个圆弧形沟槽的入口进入所述多个圆弧形沟槽，并基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，运动至所述圆弧形沟槽的出口处设置的带电粒子成像介质上，将通过所述目标圆弧形沟槽的次生带电粒子作为目标带电粒子；/n所述带电粒子成像介质记录所述目标带电粒子的强度分布信息，并将所述强度分布信息发送给对应的计算机设备；/n所述计算机设备基于强度分布信息计算公式对所述强度分布信息进行计算，获取所述目标带电粒子的角度和能量。/n

【技术特征摘要】
1.一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，其特征在于，包括：
在磁谱仪上设置多个圆弧形沟槽，所述圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在同一平面内，或者所述圆弧形沟槽的中轴线相互平行且设置在一个曲率大于相邻中轴线间距的光滑曲面内；
所述磁谱仪上还设置有辐射通道，所述辐射通道内设置有次生带电粒子产生装置，所述次生带电粒子产生装置与所述多个圆弧形沟槽的入口之间的距离大于预设距离；
所述次生带电粒子产生装置，在辐射源通过辐射通道电离辐射下，生成次生带电粒子；
所述次生带电粒子具有对应的粒子角度和粒子速度，所述次生带电粒子在永磁体作用下，通过所述多个圆弧形沟槽的入口进入所述多个圆弧形沟槽，并基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，运动至所述圆弧形沟槽的出口处设置的带电粒子成像介质上，将通过所述目标圆弧形沟槽的次生带电粒子作为目标带电粒子；
所述带电粒子成像介质记录所述目标带电粒子的强度分布信息，并将所述强度分布信息发送给对应的计算机设备；
所述计算机设备基于强度分布信息计算公式对所述强度分布信息进行计算，获取所述目标带电粒子的角度和能量。


2.根据权利要求1所述的一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，其特征在于，多个所述圆弧形沟槽中还设置有狭缝；
所述次生带电粒子在永磁体作用下，基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽通过，并运动至所述带电粒子成像介质，包括：
所述次生带电粒子在永磁体作用下，基于所述粒子角度和所述粒子速度选择对应目标圆弧形沟槽中的狭缝通过，并运动至所述带电粒子成像介质。


3.根据权利要求2所述的一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，其特征在于，所述狭缝包括多个水平狭缝和一个垂直于水平面的垂直狭缝；所述水平狭缝设置在水平狭缝部件上，所述垂直狭缝设置在垂直狭缝部件上。


4.根据权利要求1所述的一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，其特征在于，所述辐射源设置在所述辐射通道所在中轴线上，所述永磁体设置在永磁体通道中。


5.权利要求1所述的一种同时测量带电粒子能量和角度的方法，其特征在于，强度分布信息计算公式具体为其中,ρ(h,i)为强度分布信息，h为圆弧形沟槽的深度，i为圆弧形沟槽的编号，a为垂直狭缝的大小,b为平行狭缝的大小，ri为圆弧形沟槽的半径，θ为次生带电粒子的粒子角度，I(v⊥,θ)为次生带电粒子的能量和角度分布函数，v⊥为次生带电粒子的粒子速度垂直于沟槽出口所在平面的分量，m为次生带电粒子的质量，q为次生带电粒子的电荷量，B为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昆仑，邹杰，张思群，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51