Времяанализирующее устройство для регистрации быстропротекающих процессов

 

Использование: временные измерения быстропротекающих процессов, сопровождающихся мягким рентгеновским излучением. Сущность изобретения: устройство содержит две секции, на входе второй из которых расположен рентгеночувствительный катод, закрепленный в держателе. Источник электронов с модулятором, находящийся в первой секции и используемый для калибровки вместе с пластинами вертикального отклонения второй секции, установлен напротив диафрагмы, выполненной в держателе. 1 ил.

Изобретение относится к электровакуумному приборостроению и может быть использовано при разработке и создании электронно-оптических устройств, предназначенных для регистрации быстропротекающих процессов при проведении физических измерений в ядерной физике, измерений параметров плазмы, лазерных излучений и т.п. сопровождающихся мягким рентгеновским излучением (РИ), диапазон энергий квантов РИ которого составляет 0,05-10 кэВ. Цель изобретения упрощение настройки, фокусировки и проверки работоспособности времяанализирующего устройства и повышение точности временных измерений, проводимых с его помощью, при регистрации быстропротекающих процессов в мягком рентгеновском диапазоне излучений. На чертеже показано предлагаемое времяанализирующее устройство. Предлагаемое устройство содержит две секции: Первую секцию 1, содержащую вакуумный затвор, например, включающий глухой вакуумный затвор 2, вакуумный затвор 3 с окном из прозрачной для мягкого РИ углеродной пленки и источник электронов 4 с модулятором 5, расположенным напротив точечной диафрагмы 6, выполненной в держателе 7 рентгеночувствительного катода; вторую секцию 8 (времяанализирующий ЭОП), включающую на входе вторично-электронный рентгеночувствительный катод 9, нанесенный на тонкую органическую пленку, перекрывающую щелевое отверстие в держателе 7, ЭОС ускорения и фокусировки вторичных электронов 10, пластины временной развертки по горизонтальной оси 11, отклоняющие пластины по вертикальной оси 12 и люминесцентный экран 13. Обе вакуумные секции 1 и 8 соединены с автономной системой откачки 14, состоящей, из форвакуумного и малогабаритного магниторазрядного насоса. Времяанализирующее устройство работает следующим образом. Перед началом эксперимента по исследованию быстропротекающего процесса, сопровождающегося мягким РИ, с помощью автономной системы откачки 14 производят откачку объема времяанализирующего устройства до рабочего давления 10^-6 торр. После этого подают рабочее напряжение на электроды ЭОС ускорения и фокусировки 10 второй секции, на рентгеночувствительный катод 9, накальное напряжение на источник электронов 4 и постоянное отпирающее напряжение на модулятор 5. При этом разность потенциалов катода 9 и источника электронов 4 выбрана такой, чтобы энергия электронов, влетающих во вторую секцию 8 через точечную диафрагму6, была равна энергии вторичных электронов, образующихся при взаимодействии исследуемого мягкого РИ с рентгеночувствительным катодом 9. Электроны, образованные источником электронов и влетевшие через точечную диафрагму 6 во вторую секцию 8, ускоряются и фокусируются ЭОС ускорения и фокусировки 10 в точку на люминесцентном экране 13. Путем подбора оптимальных фокусирующих напряжений добиваются получения минимального размера изображения точечной диафрагмы 6 на люминесцентном экране 13. На этом процесс настройки времяанализирующего ЭОП (которым является вторая секция), заключающийся в получении максимально достижимого пространственного разрешения, закончен. Затем снимают постоянное отпирающее напряжение с модулятора 5 и подают на него отпирающий импульс, длительность которого равна длительности развертки, синхронный с пилообразным и синусоидлальным напряжениями, подаваемыми на горизонтальные 11 и вертикальные 12 отклоняющие пластины соответственно. При этом на люминесцентном экране 13 наблюдается калибровочная синусоида, представляющая собой след сфокусированного луча, образованного электронами источника электронов 4 и ограниченного точечной диафрагмой 6. При необходимости, изменяя величину амплитуды отпирающего импульса, подаваемого на модулятор 5, регулируют яркость свечения калибрационной синусоиды на люминесцентном экране 13. Полученное изображение фотографируется на фотопленку. После этого времяанализирующее устройство готово к регистрации исследуемого процесса, который в дальнейшем фиксируется на ту же фотопленку. Обработку полученных результатов фотографирования проводят на инструментальном микроскопе. При этом достигается минимальная погрешность временных измерений, исключающая влияние временных дестабилизирующих факторов, таких как измене6ние условий эксплуатации, старение радиоэлементов и т.п. Погрешность временных измерений, а в данном случае погрешность обсчета фотоэопограмм, определяется погрешностью определения середины следа луча калибровочной синусоиды на фотоэопрограмме (Δ₁); инструментальной погрешностью (Δ₂); погрешностью, обусловленной нестабильностью частоты генератора калибрационных меток (Δ₃). Погрешность обсчета фотоэопрограмм выражается формулой погрешность определения середины луча (мм) формулой где b ширина луча, мм; инструментальная погрешность, вносимая измерительным прибором, в данном случае микроскопом (мм) формулой , где Δ_l цена деления микроскопа; M увеличение микроскопа. Обычно в качестве генераторов калибрационных меток используют высокостабильное кварцевые генераторы, имеющие малую нестабильность частоты (порядка 10^-6). Поэтому погрешностью Δ₃, обусловленной этой нестабильностью можно пренебречь. Тогда погрешность обсчета фотоэопограмм, мм. ; относительная погрешность обсчета
,
где I_p длина развертки на экране времяанализирующего устройства, мм. Обычно ширина луча b на экране времяанализирующего устройства составляет величину порядка 0,1-0,3 мм. Цена деления инструментального микроскопа, например МБС-9, Δ_l= 0,1мм, а его максимальное увеличение М=32. Наиболее распространенный размер диаметра выходного экрана времяанализирующего устройства составляет величину порядка 0мм. Таким образом, Δ = + -0,06мм, а относительная погрешность временных измерений δ = + -0,3%. Предлагаемое устройство, обладая достоинствами прототипа, заключающимися в возможности калибровки длительностей развертки перед исследуемым процессом, имеет по сравнению с ним следующие преимущества:
повышена в 3 раза точность временных измерений, проводимых при регистрации исследуемого процесса, за счет калибровки длительностей разверток непосредственно электронным лучом источника;
снижено ускоряющее напряжение времяанализирующего устройства в 1,5-2 раза, уменьшено количество высоковольтных выводов, что ведет к уменьшению объема вакуумной части и габаритов всего устройства;
исключена возможность теплового прожигания подложки рентгеночувствительного катода электронным лучом;
значительно облегчена фокусировка, настройка и проверка работоспособности времяанализирующего устройства.

Формула изобретения

Времяанализирующее устройство для регистрации быстропротекающих процессов, сопровождающихся мягким рентгеновским излучением, состоящее из расположенных на одной оси первой секции, включающей глухой вакуумный затвор и источник электронов с модулятором, и второй рабочей секции, на входе которой расположен вторично-электронный рентгеночувствительный катод, закрепленный в держателе, разделяющем обе секции, последовательно которому расположены электронно-оптическая система ускорения и фокусировки вторичных электронов, пластины временной развертки по горизонтальной оси, пластины отклонения по вертикальной оси для калибровки скорости развертки и люминесцентный экран, причем обе секции соединены с автономной системой откачки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности временных измерений при регистрации исследуемого процесса и упрощения фокусировки, настройки и проверки работоспособности времяанализирующего устройства, источник электронов с модулятором расположен напротив диафрагмы, выполненной в держателе рентгеночувствительного катода.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 2-2002

Извещение опубликовано: 20.01.2002        

---