CN104733069A - 一种带电粒子的偏转装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带电粒子的偏转装置，所述偏转装置包括：偏转电极板和绝缘支撑板（4）；该偏转电极板与绝缘支撑板（4）均为圆形，所述偏转电极板包括顶层偏转电极板（1）、中间偏转电极板（2）和底层偏转电极板（3）；所述偏转电极板的表面设有若干组同心的环形锯齿结构，该环形锯齿结构中的所有锯齿均保持同一时针排列，所述锯齿均朝向带电粒子的入射方向。利用该偏转装置能够避免带电粒子碰撞偏转电极板后产生前向散射及其二次粒子产物产生前向发射，使带电粒子及其二次粒子产物只进行后向反射，从而避免带电粒子通过偏转装置的通道，而只保证中性原子直接通过偏转装置。

Description

一种带电粒子的偏转装置
技术领域
本发明涉及空间探测技术领域，尤其涉及一种带电粒子的偏转装置。
背景技术
空间环境科学研究进展表明空间天气变化，尤其是磁层亚暴和磁暴，呈全球演化特征。卫星局地空间的等离子体探测只反映了卫星所经过区域的物理特性，且同时具有空间变化和时间变化因素，因此，卫星局地空间的等离子体探测很难满足对空间等离子体全球时、空演化物理特征的空间探测需求。针对粒子响应能段和特定空间区域，开发具有遥测功能的粒子成像探测技术是开展空间物理研究和空间天气环境监测的迫切要求。
中性原子成像是近年来应用于空间探测的一种高新技术，是目前对空间等离子体分布进行可视化遥感的唯一途径。由于中性原子的空间分布和通量变化与地磁活动密切相关，中性原子成像探测包含了等离子体空间分布信息和时间演化过程，可以满足磁暴期间对全球等离子体背景演化过程的空间探测需求，该中性原子成像探测技术将成为未来空间天气环境监测的重要技术。然而，在中性原子成像前需要偏转装置先将带电粒子偏转掉，避免带电粒子入射进中性原子传感器干扰测量。但是，由于现有的偏转装置中电极板表面光滑，当带电粒子偏转后与电极板壁发生碰撞会产生入射方向的散射和其二次粒子产物产生入射方向的发射，从而造成中性原子传感器的二次污染。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现有的带电粒子偏转装置存在入射的带电粒子与电极板碰撞后产生粒子散射和其二次产物产生入射方向的发射的技术问题，本发明提供一种带电粒子的偏转装置，利用该偏转装置能够避免带电粒子碰撞偏转电极板后产生前向散射及其二次粒子产物产生前向发射，使带电粒子及其二次粒子产物只进行后向（与带电粒子入射方向相反）反射，从而避免带电粒子通过偏转装置的通道，而只保证中性原子直接通过偏转装置，并且避免了偏转电极板在加载高压时发生放电。
为实现上述目的，本发明提出了一种带电粒子的偏转装置，所述的偏转装置包括：偏转电极板和绝缘支撑板；该偏转电极板与绝缘支撑板均为圆形，所述偏转电极板包括顶层偏转电极板、中间偏转电极板和底层偏转电极板；所述顶层偏转电极板的下表面设有若干组同心的环形锯齿结构，所述底层偏转电极板的上表面设有若干组同心的环形锯齿结构，所述中间偏转电极板的上表面和下表面均设有若干组同心的环形锯齿结构；该环形锯齿结构中的所有锯齿均保持同一时针排列，所述锯齿均朝向带电粒子的入射方向；所述底层偏转电极板、中间偏转电极板和顶层偏转电极板由下而上依次平行叠放，并在电极板之间均放置绝缘支撑板，所述偏转装置的电极板至少为三层。所述的偏转电极板与绝缘支撑板为圆形的设计，以适应180度范围的偏转带电粒子；该偏转电极板之间必须是平行，保证在两块电极板之间电场均匀性。偏转电极板表面设有若干组同心的环形锯齿结构，用于屏蔽带电粒子与电极板碰撞后产生入射方向的散射及其二次粒子产物产生入射方向的发射。
作为上述技术方案的进一步改进，所述偏转电极板的直径为205mm，偏转电极板之间的间隔为10mm，从而实现对于300keV以下能量带电粒子进行偏转。
作为上述技术方案的进一步改进，所述环形锯齿结构中的锯齿阳角和锯齿阴角的曲率半径均为0.2mm，以减少锯齿尖端的放电。
作为上述技术方案的进一步改进，所述偏转电极板由两个半圆形电极板拼合而成，使两个半圆形电极板均能对入射的非目标粒子进行反射，增加反射效率。
作为上述技术方案的进一步改进，所述偏转电极板采用低原子序数材料制成，采用低原子序数材料能够降低带电粒子的二次粒子产物对偏转电极板的污染。
作为上述技术方案的进一步改进，所述绝缘支撑板采用聚四氟乙烯材料制成。
本发明的一种带电粒子的偏转装置优点在于：利用本发明带电粒子的偏转装置可以实现既偏转掉带电粒子，又避免带电粒子与偏转电极板作用后产生二次污染；即避免带电粒子碰撞偏转电极板后产生入射方向的散射及其二次粒子产物产生入射方向的发射，使经碰撞后的带电粒子及其二次粒子产物只能进行与入射方向相反的运动，从而避免带电粒子通过偏转装置的通道，而只保证中性原子通过偏转装置。
附图说明
图1为本发明的一种带电粒子的偏转装置结构示意图。
图2为本发明的一种带电粒子的偏转装置中偏转电极板结构示意图。
图3为图2中A-A方向的视图。
图4为图3中所示的偏转电极板中的环形锯齿结构局部视图。
图5为图4中所示的锯齿结构的局部放大图。
附图标记
1、顶层偏转电极板     2、中间偏转电极板     3、底层偏转电极板
4、绝缘支撑板         5、锯齿阳角           6、锯齿阴角
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的一种带电粒子的偏转装置进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种带电粒子的偏转装置，所述的偏转装置包括：偏转电极板和绝缘支撑板4；该偏转电极板与绝缘支撑板4均为圆形，所述偏转电极板包括顶层偏转电极板1、中间偏转电极板2和底层偏转电极板3；所述顶层偏转电极板1的下表面设有若干组同心的环形锯齿结构，所述底层偏转电极板3的上表面设有若干组同心的环形锯齿结构，所述中间偏转电极板2的上表面和下表面均设有若干组同心的环形锯齿结构；该环形锯齿结构中的所有锯齿均保持同一时针排列，所述锯齿均朝向带电粒子的入射方向；所述底层偏转电极板3、中间偏转电极板2和顶层偏转电极板1由下而上依次平行叠放，并在电极板之间均放置绝缘支撑板4，所述偏转装置的电极板至少为三层。所述的偏转电极板与绝缘支撑板4为圆形的设计，以适应180度范围的偏转带电粒子；偏转电极板表面设有若干组同心的环形锯齿结构，用于屏蔽带电粒子与电极板碰撞后产生入射方向的散射及其二次粒子产物产生入射方向的发射，使带电粒子及其二次粒子产物只进行后向（与带电粒子入射方向相反）反射，该偏转电极板之间必须是平行，保证在两块电极板之间电场均匀性。
基于上述实施例，所述的绝缘支撑板可采用聚四氟乙烯材料制成。
根据中性原子成像仪测量中性原子范围达到300keV的要求，所述偏转电极板的直径为205mm，偏转电极板之间的间隔为10mm，从而实现对于300keV以下能量带电粒子进行偏转。
如图4所示，为了减少环形锯齿结构中锯齿尖端的放电，所述环形锯齿结构中的锯齿阳角5和锯齿阴角6的曲率半径均为0.2mm。另外，在本实施例中，锯齿阴角的角度为68°，锯齿阳角到锯齿阴角间距离为1.5mm，锯齿长度为2mm，锯齿深度为0.5mm或0.6mm。
为了降低带电粒子由于偏转碰撞电极板表面或穿透过程与极板材料的作用产物过于复杂，所述偏转电极板可采用低原子序数材料制成，如采用航天铝材，而非以往PCB的环氧树脂，从而降低材料的原子序数降低发生碰撞的概率。
在基于上述偏转装置的结构中，相邻两层偏转电极板构成平行空腔。当该偏转装置工作时，相邻的两层偏转电极板加载电性相反静电高压，在空腔内部形成垂直于平行板的电场空间，带电粒子入射到空腔便会受到静电作用而发生偏转，带电粒子会偏转以后与电极板壁发生碰撞，此时经碰撞后产生入射方向的散射及二次粒子产物在入射方向的发射均通过电极板上的锯齿结构屏蔽；而中性原子不受到静电场作用，会以入射方向直接出射。
为了能够最大限度利用偏转电极板对入射带电粒子进行后向（与带电粒子入射方向相反）反射，如图2所示，可将偏转电极板以竖直中心线为界分成左右两个半圆形电极板。如图3所示，两个半圆形电极板的环形锯齿结构呈非中心对称分布，而是类似阵列分布。这样，两个半圆形电极板均可以对入射非目标粒子（除了中性原子外的带电粒子）进行后向反射，具有很高的反射效率。另外，电极板的层数由中性原子测量的空间分辨率决定。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种带电粒子的偏转装置，其特征在于，所述偏转装置包括：偏转电极板和绝缘支撑板（4）；该偏转电极板与绝缘支撑板（4）均为圆形，所述偏转电极板包括顶层偏转电极板（1）、中间偏转电极板（2）和底层偏转电极板（3）；所述顶层偏转电极板（1）的下表面设有若干组同心的环形锯齿结构，所述底层偏转电极板（3）的上表面设有若干组同心的环形锯齿结构，所述中间偏转电极板（2）的上表面和下表面均设有若干组同心的环形锯齿结构；该环形锯齿结构中的所有锯齿均保持同一时针排列，所述锯齿均朝向带电粒子的入射方向；所述底层偏转电极板（3）、中间偏转电极板（2）和顶层偏转电极板（1）由下而上依次平行叠放，并在电极板之间均放置绝缘支撑板（4），所述偏转装置的电极板至少为三层。
2.根据权利要求1所述的带电粒子的偏转装置，其特征在于，所述偏转电极板的直径为205mm，偏转电极板之间的间隔为10mm。
3.根据权利要求1所述的带电粒子的偏转装置，其特征在于，所述环形锯齿结构中的锯齿阳角（5）和锯齿阴角（6）的曲率半径均为0.2mm。
4.根据权利要求1所述的带电粒子的偏转装置，其特征在于，所述偏转电极板由两个半圆形电极板拼合而成。
5.根据权利要求1所述的带电粒子的偏转装置，其特征在于，所述偏转电极板采用低原子序数材料制成。
6.根据权利要求1所述的带电粒子的偏转装置，其特征在于，所述绝缘支撑板（4）采用聚四氟乙烯材料制成。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106610501A (zh) * 2015-10-26 2017-05-03 中国科学院国家空间科学中心 一种紧凑型推扫式的地球空间中性原子观测装置
CN109742007A (zh) * 2019-01-18 2019-05-10 西藏大学 一种紧凑型带电粒子检测器
CN109738933A (zh) * 2019-01-14 2019-05-10 北京大学 一种中性原子降噪方法及降噪装置
CN112130192A (zh) * 2020-09-14 2020-12-25 中国科学院国家空间科学中心 一种用于空间中性原子成分分析仪器的抗干扰方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB949171A (en) * 1959-03-09 1964-02-12 Varian Associates Apparatus for bending beams of charged particles
US5030885A (en) * 1988-08-26 1991-07-09 United Kingdom Atomic Energy Authority Charged particle control device
CN101379567A (zh) * 2005-11-01 2009-03-04 独立行政法人理化学研究所 中子极化装置
CN102651942A (zh) * 2011-02-28 2012-08-29 三菱电机株式会社 圆形加速器以及圆形加速器的运转方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB949171A (en) * 1959-03-09 1964-02-12 Varian Associates Apparatus for bending beams of charged particles
US5030885A (en) * 1988-08-26 1991-07-09 United Kingdom Atomic Energy Authority Charged particle control device
CN101379567A (zh) * 2005-11-01 2009-03-04 独立行政法人理化学研究所 中子极化装置
CN102651942A (zh) * 2011-02-28 2012-08-29 三菱电机株式会社 圆形加速器以及圆形加速器的运转方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孔令高 等: "基于SIMION软件的空间等离子体探测器的数值仿真", 《中国空间科学技术》 *
路立 等: "NAIS-H/MIT:中性原子成像探测的物理设计与仿真", 《第二十六届全国空间探测学术研讨会》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106610501A (zh) * 2015-10-26 2017-05-03 中国科学院国家空间科学中心 一种紧凑型推扫式的地球空间中性原子观测装置
CN106610501B (zh) * 2015-10-26 2019-01-25 中国科学院国家空间科学中心 一种紧凑型推扫式的地球空间中性原子观测装置
CN109738933A (zh) * 2019-01-14 2019-05-10 北京大学 一种中性原子降噪方法及降噪装置
CN109738933B (zh) * 2019-01-14 2020-09-01 北京大学 一种中性原子降噪方法及降噪装置
CN109742007A (zh) * 2019-01-18 2019-05-10 西藏大学 一种紧凑型带电粒子检测器
CN112130192A (zh) * 2020-09-14 2020-12-25 中国科学院国家空间科学中心 一种用于空间中性原子成分分析仪器的抗干扰方法及系统
CN112130192B (zh) * 2020-09-14 2021-04-09 中国科学院国家空间科学中心 一种用于空间中性原子成分分析仪器的抗干扰方法及系统

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