DE2011491C3 - Magnetischer Spektrograph für geladene Teilchen - Google Patents

Description

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des Geräts innerhalb des die Hauptablenkungsma- nebeneinanderliegender magnetischer Polschuhe und gnete trennenden Spalts auftritt. Das Zwischenbild zugeordneter Spulen verwandt, wobei der Strom erhält man, indem man eine einzelne magnetische durch die Spulen entsprechend steuerbar ist, um zu Quadrupollinse zwischen der Quelle und dem ersten diesem Zweck ein richtig geformtes Magnetfeld zu Hauptmagneten benutzt und die Werte der Linse so 5 schaffen. Da ein solches Korrektiv-Element an oder eingerichtet sind, daß sie ein Fokussieren der Parti- nahe der Zwischenbildüberkreuzungsstelle angebracht kein an der geeigneten Zwischenbildlinie erzeugt und ist, beeinflußt seine Inbetriebnahme Korrekturen für überdies einen relativ großen Eingangs-Raumwinkel quer zur Mittelebene verlaufende Abweichungen bei der Partikelaufnahme schafft. Dieses Zwischen- nicht, die durch geeignetes Formen der jeweiligen fokussieren läßt sich auch erreichen, indem man eine io Eintritts- und Austrittsbegrenzungen des ersten bzw. solche Quadrupollinse noch kombiniert mit einem des zweiten Hauptmagneten wie oben erwähnt vorentsprechend großen Eintrittswinkel der Teilchen an genommen werden.

der Eingangsbegrenzung des ersten Hauptmagneten Darüber hinaus lassen sich kinematische Verbrei-

anwendet. terungseftekte leicht mit einem solchen dynamischen

Verschiebungen der Strahlen einfallender gelade- 15 Korrektiv-Element korrigieren. Bei bisher bekannten ner Teilchen in Querrichtung, d. h. die Richtung par- Spektrographen wurden kinematische Verbreiterungsallel zu der Richtung der Magnetfeldlinien und quer effekte in erster Linie dadurch korrigiert, daß der zur Mittelebene, sind dabei an der Zwischenbildstelle Detektor nach innen und außen am mittleren Teilim wesentlichen gering. Die Verschiebung in Quer- chenstrahl entlang in eine Stellung bewegt wurde, wo richtung ist jedoch relativ groß an der Eintrittsbe- 20 die Brennpunkte aller geladener Teilchen dazu neigrenzung des ersten Hauptmagneten und an der Aus- gen, im wesentlichen in der Ebene des Detektors zu trittsbegrenzung des zweiten Hauptmagneten. Solche liegen. Wenn jedoch die notwendigen Korrekturen Gesamtablenkungseigenschaften ermöglichen es, die relativ groß sind, kann die strukturmäßige Konfigu-Vorrichtung so anzuordnen, daß die Fokussierfehler ration des Spektrographen verhindern, daß der Deleichter korrigierbar sind, als es bei bisher bekannten 25 tektor in die richtige Korrekturstellung bewegt wird. Geräten möglich ist. So können Abweichungen, die Aber selbst wenn er so bewegt werden kann, kann von einer Teilchenstrahldivergenz aus der Mittel- darüber hinaus jede große Bewegung dazu führen, ebene herrühren, in erster Linie dadurch korrigiert daß sich das Fokussieren in der Querrichtung verwerden, daß die Polbegrenzungen am Eingang zum schlechtert, so daß die Brennlinie wesentlich länger ersten Hauptmagneten und am Ausgang des zweiten 3° wird. Bei der Vorrichtung nach der Erfindung lassen Hauptmagneten richtig gestaltet werden, wo die Wir- sich jedoch kinematische Verbreiterungseffekte leichkung gekrümmter Grenzen auf Korrekturen solcher ter korrigieren, indem man das oben erörterte und Abweichungen relativ groß, aber die Wirkung auf später genauer beschriebene elektromagnetische Kor-Strahlen der Mittelebene relativ klein ist. rektiv-Element benutzt.

Von einer Teilchenstrahldivergenz innerhalb der 35 Die Erfindung wird an Hand der folgenden Be-

Mittelebene herrührende Abweichungen können kor- Schreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher

rigiert werden, indem man die Polbegrenzungen in erläutert. Dabei sind die hier gewählten Ausdrücke

nächster Nähe beim Zwischenbild oder dem Über- Brennpunkte, Brennlinie und Brennebene auch im

kreuzungspunkt richtig gestaltet, d. h. am Ausgang Sinne von Bildpunkt, Bildlinie und Bildebene zu ver-

des ersten Hauptmagneten und am Eingang des zwei- 40 stehen. In der Zeichnung zeigt

ten Hauptmagneten, wo die Effekte auf diese Strah- F i g. 1 einen Horizontal-Querschnitt entlang der

len relativ groß, aber die Effekte auf Strahlen, die sich Mittelebene eines erfindungsgemäß ausgebildeten

von der Mittelebene wegbewegen, sehr gering sind, Spektrographen,

weil diese Begrenzungen nahe am Überkreuzungs- F i g. 2 einen Vertikal-Querschnitt eines Teils des

punkt liegen. Auf diese Weise können Korrekturen 45 magnetischen SpektrograpLen entlang der Linie 2-2

von in der Mittelebene und quer zur Mittelebene auf- nach F i g. 1,

tretenden Abweichungen im wesentlichen unabhän- F i g. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung

gig voneinander erreicht werden. Eine besondere Me- von Teilchenbahnen außerhalb der Mittelebene,

thode zum Korrigieren solcher Abweichungen durch F i g. 4 einen Querschnitt eines elektromagneti-

Lösen geeigneter Simultangleichungen wird später 50 sehen multipolaren Korrektiv-Elements, das in den

genauer beschrieben. Spektrographen nach F i g. 1 angewendet wird,

Man kann zwar solche Abweichungen im voraus Fig. 5 eine Endansicht des Korrektiv-Element'

durch eine Überprüfung der Geometrie des gesamten nach F i g. 4 und

Gerätes korrigieren und dafür sorgen, daß die Krüm- F i g. 6 eine Ausführungsform einer Schaltung füi

mungen an den Eingangs- und Ausgangsbegrenzun- 55 das Korrektiv-Element nach F i g. 5.

gen der beiden Hauptmagneten während der Herstel- Nach Fi g. 1 weist ein magnetischer Spektrograpl

lung der Vorrichtung richtig geformt sind, doch ist des Zwischenbildtyps einen ersten Hauptmagneten

es oft zusätzlich wünschenswert, eine dynamische dessen untere Polfläche 10 in der Figur gezeigt ist

Korrektur solcher Abweichungen, besonders in der und einen zweiten Hauptmagneten auf, dessen unten

Mittelebene, zu schaffen, um die Autlösung der Vor- 60 Polfläche 11 ebenfalls gezeigt ist, wobei jeder Haupt

richtung zu verbessern und Abweichungen weiter zu magnet natürlich eine entsprechende, in der Zeich

reduzieren, die beim folgenden Betrieb des Gerätes nung nicht dargestellte obere Polfläche aufweist. Eir

auftreten. Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung nach dritter Hilfsmagnet in Form eines Sektormagneten

der Erfindung weiterhin eingerichtet für die Anwen- dessen untere Polfläche 19 gezeigt ist, ist zwischei

dung eines multipolaren elektromagnetischen Kor- 65 einer Ausgangsbegreznung 20 des zweiten Hauptma

rektiv-Elements, das an oder nahe der Überkreu- gneten und einer End-Brennlinie 22 angebracht. Ai

zungs- oder Zwischcnbildstelle angebracht ist. Bei dieser Brennlinie kann ein geeignetes, nicht darge

einem solchen Korrektiv-Element wird eine Vielzahl stelltes Detektorgerät angebracht werden.

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Jeder Magnet weist eine Jochstruktur 18 und eine Hauptmagneten und einer Eingangsbegrenzung 17 Spulenstruktur 40, die in F i g. 1 nicht dargestellt, des zweiten Hauptmagneten besteht ein Spalt 15. aber in F i g. 2 in bezug auf den ersten Haupt- Viele den Fachleuten wohlbekannte Anzeigevorrichmagneten gezeigt ist, auf. Solche Strukturen sind tungen können an der Brennlinie 22 verwendet werden Fachleuten wohl bekannt und brauchen nicht a den. Deshalb ist hier keine von ihnen näher gezeigt näher erläutert zu werden. Jedem der obengenannten oder beschrieben.

Magneten sind weiter an ihren Eingangs- und Aus- Von der Quelle 12 ausgestrahlte Teilchen, die den gangsbegrenzungen jeweils Kurzschlußkörper 30, 31, gleichen Impuls haben, treffen an der Brennlinie 22 32, 33, 34 und 35 für die Magnetfelder zugeordnet. im wesentlichen im gleichen Punkt auf. Wie in der Solche Körper sind im wesentlichen aus Metall in io F i g. 1 gezeigt ist, folgen Teilchen, die in das Maröhrenförmiger Gestalt ausgebildet, wobei jeder von gnetsystem in der Mittelebene in anderen Winkeln ihnen eine öffnung aufweist, durch die die geladenen eintreten als die auf dem Mittelstrahl der Linie 14 Teilchen durchgehen. Zum Beispiel weist der magne- eintretenden Teilchen, Bahnen, die von der Mitteltische Kurzschlußkörper 30 an der Eingangsbegren- Strahllinie verschieden sind. So folgen in einem Winzung 13 des ersten Hauptmagneten eine röhrenför- 15 kel an einer Seite der Linie 14 eintretende Teilchen mige Gestalt auf, wobei seine der Eingangsbegren- z. B. einer Bahnlinie 23, während auf der anderen zung 13 am nächsten gelegene Oberflächen konfigu- Seite der Linie 14 eintretende Teilchen z. B. einer ration 36 gleich der Oberflächenkonfiguration der Be- Bahnlinie 24 folgen. Jedenfalls können die Eingangsgrenzung ist. Auf ähnliche Weise stimmen alle ande- und Ausgangsbegrenzungen der Magnete so angeordren magnetischen Kurzschlußkörper in der Konfigu- ao net werden, daß die Bahnlinien für jede beliebige ration mit der Eingangs- oder Ausgangsbegrenzung, Gruppe geladener Teilchen mit gleichem Impuls an der sie zugeordnet sind, überein. Die Konfiguration einem Brennpunkt 25 entlang der Brennlinie 22 zuder Fläche 37 des Kurzschlußkörpers 30, die am wei- sammenlaufen. Teilchengruppen mit verschiedenen testen von der ihr zugeordneten Begrenzung entfernt Impulsen werden dagegen in verschiedenen Brennist, ist im wesentlichen flach und so angeordnet, daß as punkten, z.B. 25a und 256, entlang der Brennlinie sie im wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrich- 22 fokussiert. Es ist theoretisch möglich, einen Spektung der geladenen Teilchen an dieser Stelle verläuft. trographen so zu konstruieren, daß Teilchen mit Die entsprechenden Flächen der anderen Kurzschluß- irgendeinem vorgegebenen Impuls in der Mittelebene körper sind ähnlich angeordnet. an genau dem gleichen Punkt zur Überkreuzung oder

Die Kurzschlußkörper schaffen somit ein Mittel zur 30 zum Fokussieren kommen, selbst wenn der Gesamt-

Steuerung der Gestalt des Randfeldes der Magnete eingangsraumwinkel 2 θ in der Mittelebene (der

an ihren Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen. Da halbe Winkel θ ist in der Fig. 1 gezeigt) sehr groß

solche Änderungen einen Kurzschluß des Magnet- ist. Für Teilchengruppen mit höherem oder niedrige-

feldes bewirken, ermöglichen ihre Anordnung und rem Impuls wird der Brennpunkt von Teilchen glei-

Gestalt, wenn sie einmal bekannt sind, eine genaue 35 chen Moments jedoch im allgemeinen nicht mehr

Festlegung der Randfeldverteilung. Eine geeignete genau stimmen, da im allgemeinen Abweichungen

Steuerung der Verteilung läßt sich bewirken, indem entlang der Brennlinie auftreten und die Auflösung

man die Kurzschlußkörper relativ zur Magnetbegren- des gesamten Instruments gering wird,

zung richtig in Stellung bringt. Die Feldverteilung an Wenn man dazuhin sich aus der Mittelebene weg-

der Eingangsbegrenzung 13 des ersten Hauptmagne- 40 bewegende Teilchen in Betracht zieht, wird die Situa-

ten wird beispielsweise durch die gestrichelten Linien tion sogar noch komplexer, und es wird ziemlich

38 in F i g. 2 dargestellt. unmöglich, ein Gerät mit exakter Punkt-Punkt-Fo-

Eine Quelle 12 geladener Teilchen, die von be- kussierung oder auch nur Punkt-Strich-Fokussierung

kannter Art sein kann und daher hier nicht näher be- (d. h. ein Hinnehmen von Abweichungseffekten in

schrieben wird, wird, wie in F i g. 1 gezeigt, an einer 45 Querrichtung zur Fokallinie 22) zu konstruieren, es

Stelle angebracht und strahlt eine Vielzahl von Teil- sei denn, der Eingangsraumwinkel ist außergewöhn-

chen in Richtung auf die Eingangsbegrenzung 13 des Hch klein. Bei herkömmlichen magnetischen Spektro-

ersten Hauptmagneten aus. Wie in bisher bekannten graphen hat man sich geeigneter Gestaltung der PoI-

Spektrographen bewegen sich die zu untersuchenden flächen an der Eingangs- und Ausgangsbegrenzung

geladenen Teilchen durch den Spektrographen zwi- 50 des ablenkenden Magnets oder der Magnete bedient,

sehen den beiden Polflächen-Paaren in einem Va- um die Fähigkeit solcher Geräte, Abweichungen zu

kuum, so daß der Weg der geladenen Teilchen nicht reduzieren und die Auflösungsfähigkeit zu erhöhen,

durch Gasmoleküle merklich unterbrochen wird. Die zu steigern.

zur Beibehaltung solch eines evakuierten Systems Leider war es jedoch bei solchen herkömmlichen

notwendige Bauweise ist in der Fachwelt hinlänglich 55 magnetischen Spektrographen nicht möglich, von dei

bekannt und wird daher hier nicht näher beschrie- Partikeldivergenz aus der Mittelebene herrührende

b_en Abweichungen wirksam zu korrigieren, und Ver-

Die Bahn jedes geladenen Teilchens ist außerhalb suche, solche Abweichungen dadurch zu korrigieren, der Region der durch die Polflächenpaare jedes daß man die Eingangs- und Ausgangsgrenzen dei Hauptmagneten und des Hilfsmagneten geschaffenen 60 Polfläche entsprechend gestaltet, sind im wesentlicher Haupt- und Hilfsmagnetfelder im wesentlichen eine unvereinbar mit der Gestaltung solcher Begrenzungen gerade Linie. Innerhalb dieser Regionen sind die für Korrekturen von Abweichungen in der Mittel-Bahnen kreisförmig, wobei der Krümmungsradius der ebene. Diese Erfindung schafft im wesentlichen unKreisbahn eines bestimmten geladenen Teilchens abhängige Korrekturen dieser augenscheinlich gegendirekt proportional zum Impuls des Teilchens ist. Die 6₅ sätzlichen Abweichungen.

Bahn des Mittelstrahls dieser geladenen Teilchen ist Von der Strahlendivergenz aus der Mittelebem

in der F i g. 1 als ausgezogene Linie 14 abgebildet. heraus herrührende Abweichungen werden bein

Zwischen einer Ausgangsbegrenzung 16 des ersten Spektrographen nach der Erfindung in erster Linie

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ίο

SSiSSSS.!!? ^P _t ^olbegr _H ^enzunf^{n am Ein}- Zwischenbildstelle zu erreichen. Während solch ein«

52ί Ηί"_ο ^Ρρ ^gn ·^{η U}f T ^{AUSgang deS} Q^uadrupollinse allein zur Schaffung des gewünschter

zweiten Hauptmagneten geeignet geformt werden. Fokussierens verwendet werden kann gibt es auch

Von der Strahlendiyergeca innerhalb der Miltelebene noch die Möglichkeit sito Gründung^ mit eineir

Sr™ S dif SS⁶" ^Werden "ι¹"⁰¹¹ "Τ' ^{5 richtig ei}^sfellten R^SfWdeffS.am ling ng 5Ξ

Ss en iau_D ^dma_eneten⁸und^U _a ⁿ _m ^eF· ^ Τ*™* ■*" ^{enten Hau}P^agneten, wie oben erörtert,

ersten Hauptmagneten und am Eingang des zweiten den, um das gewünschte Fokussieren des Zwischen-

Hauptmagneten geeignet geformt werden. Die Fähig- bildes zu erzeugt ^uss.eren des Zw.scnen

ion;i^e™i^eeⁿn tiTd^" "-'^ ^F'^g" ^{3 zdgt auch das weitere} Querfokussieren, das

halb des SnalR 15 ™k,.^n A*_r a.« „ w ' ^{nacndem di}e Teilchen aus dem -weiten Haupt-

ff,J^* SSSr₁S »ζ? srr ^au _H ^sger^en·^sind·^{soiches Fokussieren} «■

des zweiten HaLtmaenZ^hfm c P ^{man durch} geeignetes Formen der Ausgangs-

SAKS^TAEft^ X"^z»V=i «* H »„Al SrttSAKS^TAEft^ „ X„Vi H.up._ma_gne,e„ »„Al

fähr in der Mitte des Gpsamtoprätc uw» a- ^weiler aurch die Verwendung eines Hilfssektorma-

^^^^^s^z^ s^enT ssr ^ver^{rkt w}Vi!· r sr^auch

^s^^^^s^z^ sz;eTe ssr· ^ver^{rkt w}Vi!· r sr^auch

chenstrahlen in der Querrichtung außerhalb der Mi- g_netenv™dtn ^P " '^ ^ ^S

telebene am Zwischenbildpunkt relativ klein wäh- w;* :^erwende"·

rend die Verschiebung νοϊ TeilchenSah en in der ,o «ÄkfiST """""¹^ ^p ³??^2?6 ""

Querrichtung außerhalb der Mittelebene am Eingang Shrt ist Sn„ *°^noe.^nerg^etisch.^er ^Pa"ikeln ausge-

zum ersten Hauptmagneten und am Ausgang^ dn^idi^Siii^TÜK¹¹¹¹ ^™*"

zweiten Hauptmagneten relativ groß ist. Derizufolge dI Bre\tlf hIL Im ^dt^r _n ^Endb _u ^re"^nlinie ^⁸^

können Korrekturen, die durch Formen von Polbf α λ ?^SeS, ^{Blldes laßt sich bestimmen durch}

grenzungen in nach ter Nähe bZ ZwSenüteT « fTÄ ^{der foIgenden Forme1}' ^{die die Verschie}"

kreuzunispunkt in Querrichtung erreicht "SZ Zf *7I ' ⁶^⁶" ^ge8^{ebenen Stra}hl vom Mittelstrahl

wegen Divergenz außerhalb diTSSdSr^! _e" ibt fiSh rf^"^ * ^ ** ⁶^⁰"⁰¹⁶ *

nommene Abweichungskorrekturen, die durch Ge- niertur:

stalten der vom Überkreuzungspunkt entfernten Pol- Δ X = (Λ7θ)β

begrenzungen erreicht wurden, nicht merklich ein- 30 , _lv .

wirken. Deshalb kann man das Gestalten der Polbe- (■*/©*) β² +

grenzungen nahe dem Überkreuzungspunkt haupt- + {Χ/θ³) Θ» +

sächlich für Abweichungskorrekturen innerhalb der -wv/£u\™ ,

Mittelebene bet Af ählih Wi S ^{( β}^ ^{Θ +}

Abweichungskorrekturen innerhalb der -wv/£

Mittelebene benutzen. Auf ähnliche Weise St sich ^{( β}^ ()

die Gestaltung der Polbegrenzungen am Eingang und 35 (1)

Ausgang des ersten bzw. zweiten Hauptmaeneten wo η;* «„κι /_v ^ ,

die Verschiebung aus der Mittelebene .mrtbtaS s_OEenanntT Ah ^ W' ^W*^{2) USW}" ⁸
ist, erreichen, ohne daß Abweichungskorrekturen ta SSSS ^^bw _f ^e!^chun8^sk°efnzienten dar und sind der Mittelebene auf nicht wiedergutzumachende fSSfn**^™ ^{gegebenes Gerät} charakten-Weise beeinflußt werden. „ Jf^ * t ^{CT Winkel β ist in F}«S- ^{l und der Wl}"-

Ein erstes Miitel zur Erzeugung des Zwischenbil- Null alTde^Rr ^u ^ ^ ^ ^{GrÖße {X}L^&) '*' des an der Brennlinie 26 ist das an der Eingangsbe- TeL L 1 ^B'^ennebene- ^ Definition der Brenngrenzung des ersten Hauptmagneten auftretende denen riÄf% ^{geometrische Ort der Punkte}' ^bei Randfeld. Solch ein Randfeld fungiert tatsächlicSTm Steifrin t ^ ^{ΌΚ Zielsetzun}8 ^{für den Kon}" wesentlichen als ein Magnetlinsensystem, und durch 45 andern r^n ^SP^e4^tro8^raP^hen liegt darin, auch die geeignetes Anordnen des Eintrittswinkel; für einfal SSis? :°?^en Roherer Ordnung gleich Null oder !ende Teilchen relativ zu einem solchen Randfeld 2T_n''^8bar J ^l*.^{m z}" ^mJ^-

können die einfallenden Teilchen entlang der Brenn- in Tr η ? u ^{Ur die} Q^{ualität de}s Brennpunktes linie 26 inneri.alb des Spalts 15 fokussiert werden So Lehen SSF¹^l ^{dnen der Gleichun}g i¹) ^ähn' werden, wie in der vereinfachten schaubildlichen Dar- 50 Rirht,,ne κ · « schreiben. Abweichungen in dieser stellung in Fig. 3 gezeigt, in das Gesamtmagnet- Gerätesldon^ "T" ^{daS Auflös}«ngsvermögen des system in relativ großen Winkeln in Querrichtung zur BeS KnS °^! ·

Mittelebene einfaUende Teilchen entlang den durch bildete ¹T⁵"?"¹¹"⁵"^{511 e}»ies erfindungsgemäß ausgeausgezogene Linien 39 angedeuteten Bahnen abee- Knrr^lt; ^aP^ektroi^raP^hen kann zuerst einmal eine lenkt, wobei sich die Linien an der Brennlinie 26 in 55 derlinZ. ü?^truktl?^{n ers}^ Ordnung gefertigt werder Mittelebene überkreuzen. Rm · t ^ ^e S^eeiBneten Ablenkungswinkel, die

Zur Schaffung eines geeigneten Überkreuzunes- mahnet- "? ^Au?^tnttswinkel ^der Hauptablenkungszwischenbildes durch Ausnutzen der Randfeldeffekte deSri ηλ™⁶" Weglängen und gegebenenfalls am Eingang des ersten Hauptmagneten ist überdies nj« c·" ^QuadruP^ollinsen bestimmt werden.

eine Quadrupollinse 28 in eine Stellung zwischen der 60 die Ι,Γ " ^{Werden richti}S gs^wählt- ^um

Quelle 12 und der Eingangsbegrenzung des ersten nnnf ^ ? ",°^ptlSchen Eigenschaften erster Ord-Hauptmagneten angebracht. Die Struktur einer sol- sam?™/ T g^ewünschte Vergrößerung des Ge-

chen Quadrupollinse ist hinlänglich bekannt und ζ B Tren "^? gewünschte Dispersion, d. h.

in der obenerwähnten US-PS 3 084 249 erörtert entla H ^V°n ^eil?^h.^{en mit} verschiedenen Impulsen Solch eine Linse kann, wie gezeigt, angeordnet wer- 6s knnnp^S η ?,^r.^ennlin'^e' ^z" erzielen. Darüber hinaus den, um eine geeignete Ablenkung einfallender Teil- eeeisn t .""^winkel und die Quadrupollinse chen zu schaffen und eine vertikale oder in Querrich- das 7 .™^eis£ ^KO.^mbiniert angewandt werden, um rung verlaufende Überkreuzung an der gewünschten h^w u ⁱⁿ 8^eeiSneter Lage zwischen den

ueiaen Mauptmagneten zu erzeugen.

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Wenn erst einmal ein Korrektiv-Plan erster Ord- brennlinie beibehalten wird. Die Simultanangleichunnung bestimmt ist, können die Richtung und Kriim- gen mit Koeffizienten dritter Ordnung sind der Form mung der Ausgangsbrennlinie und die Bildabwei- nach ähnlich wie die Gleichungen (2), (3) und (4), chungen auf solchen Brennlinien mittels bekannter abesr haben an Stel'3 der Radien R (Kurven zweiter Strahlenaufzeichnungstechniken, zu denen die An- 5 Ordnung) Parameter, die die Kurven dritter Ordnung wendung zweckmäßigerweise von einem Computer (S-Formen) der Polbegrenzungen beschreiben,
ausgeführten, numerischer Integrationen gehört, be- Ein neuer Satz Strahlenverlauf-Berechnungen kann stimmt werden, um die Bahnen der Partikel zu be- dann gemacht werden, wobei man der Bestimmung stimmen, die in die und aus den magnetischen Feld- der Korrekturen dritter Ordnung folgt, um wiederum regionen des Spektrographen kommen. Wie schon to die Krümmung der Ausgangsfokallinie zu überprüfen erwähnt, kann der Koeffizient erster Ordnung (ΛΓ/Θ) und zu bestimmen, ob die Abweichungen angemessen für die gesamten Bewegungsenergien gleich Null ge- auf ein Mindestmaß gebracht worden sind,
setzt werden, indem man die Krümmung und Stel- Auf ähnliche Weise können auch Korrekturen vierlung der Ausgangsbrennlinie ändert. Die Empfind- ter und fünfter Ordnung durchgeführt werden, indem lichkeit der verschiedenen Abweichungskoeffizienten 15 ähnliche Gruppen von Simultangleichungen gelöst für Kurven zweiter, dritter und vierter Ordnung der werden. Während theoretisch solche Berechnungen verschiedenen Magnetpolbegrenzungen stellen je- bis auf beliebig hohe Ordnungen weitergeführt werdoch eine komplexere Situation dar. Um beispiels- den können, bestimmt der Konstrukteur, der beiweise die Kurven zweiter Ordnung zu finden, die die spielsweise die insgesamt benötigten Genauigkeiten wichtigsten Abweichungskoeffizienten zweiter Ord- »o und die für diese Bemühungen verfügbare Zeit und nung (Λ7Θ²) und (Χ/Φ*) gleich Null machen und Mittel berücksichtigt, bis zu welchen Ordnungen gleichzeitig eine gewünschte Orientierung der End- solche Berechnungen durchgeführt werden sollen. Es brennlinie erzeugen, muß ein geeigneter Satz Simul- wird bald klar, daß die Effekte von Korrekturen tangleichungen gelöst werden. Solche Gleichungen höherer Ordnung weniger signifikant werden und können die Form annehmen: 35 für die meisten praktischen Anwendungsgebiete Korrekturen durch eine vierte oder höchstens fünfte Ord-

(ΧΙΘ*)₀ H '■ H—*- + —⁴ = 0 (2) nung schon ausreichen.

Ri Rt Rt Wenn die geeigneten Polbegrenzungsformen einmal

. . 1 bestimmt und die Abweichungen auf ihre theoreti-

(Α7Φ²)_Ο + ^l H—*--H—'-= 0 (3) 30 sehen Minimalwerte reduziert sind, wird bei der Her-

R₁ R_t Rf stellung einer Vorrichtung in Übereinstimmung mit

_c solchen Konstruktionserwägungen ein Gerät mit den

4- — + --- -i—⁴ = tgv (3) theoretisch entworfenen optimalen Eigenschaften ge-

Ri Rt R* schaffen. Wenn die Vorrichtung dann schließlich her-

35 gestellt und für die Inbetriebnahme montiert ist, kann

Hier sind (Α7Θ²) und (Χ/Φ²) für einen Magnet mit in einigen Fällen der Herstellungs- und Montagevorgeraden Polbegrenzungen berechnete Abweichungs- gang genügend Ungenauigkeiten in dem gesamten koeffizienten, ψ ist der Winkel zwischen dem Mittel- Aufbau eingeführt haben, daß bei der praktischen strahl und der Normalen zur Brennebene. Die Koef- Anwendung die optimale Abweichungsreduktion fizienten a_v O₁ und C₁ sind Konstanten, die die Ver- 40 nicht ganz erreicht wird. Es wird dann wünschensänderungen der Koeffizienten darstellen, wenn für die wert, weitere dynamische Korrektivmittel zum Korri-Krümmung (1/R₁) an der Begrenzung 1 (Eingang gieren von auf diese Weise entstehenden Abweichunzum Hauptmagneten 1) der Wert 1 eulgesetzt wird. gen, besonders in der Mittelebene, zu schaffen. Solch Die tiefgestellten Zahlen 2 und 4 beziehen sich ent- ein Korrektiv-Element 41 ist in F i g. 1 lediglich in sprechend auf die Krümmungen der Begrenzungen 2 45 schematischer Form gezeigt; es liegt am Zwischen- und 4 (Ausgänge der beiden Hauptmagneten). Die Überkreuzungspunkt zwischen den beiden Hauptma-Begrenzung 3 könnte auch eine Kurve zweiter Ord- gncten. Eine genauere Struktur einer möglichen Ausnung haben, und ähnlich könnten die Begrenzungen 5 führungsforra eines solchen Korrektiv-Elements 41 und 6 eines dritten Ablenkungsmagneten einbezogen ist in den F i g. 4 und 5 abgebildet und weist eine sein. Der Einfachheit halber sind jedoch die Glei- 50 Vielzahl von auf einem gemeinsamen oberen Kern 43 chungen (2), (3) und (4) nur als geeignete Beispiele angebrachten oberen Spulen 42 auf, ist von oberen gezeigt, bei denen die Begrenzungen 3,5 und 6 als im Eisenzähnen 44 durchsetzt und weist ähnlich eint wesentlichen gerade Linien angenommen werden und zweite Vielzahl von unteren Spulen 45, einen unterer demzufolge die Kurvenausdrücke (1/R₃, 1/R₅ und Kern 46 und den oberen Zähnen 44 gegenüberlie 1/R_e) zweiter Ordnung im wesentlichen Null sind. 55 getid angebrachte untere Zähne 47 auf. F i g. 4 zeig

Wenn man dann die Kurven zweiter Ordnung der einen Längsschnitt des genannten elektromagnet!·

zugeordneten Polbegrenzungen bestimmt hat, macht sehen Systems, während F i g. 5 eine Endansicht da

man eine neue Reihe von Strahlenberechnungen, um von zeigt. Zwischen den beiden Zahngruppen besteh

sowohl die Orientierung der Ausgangsbrennlinie zu ein Spalt 48, in dem sich ein Magnetfeld ausbildet

überprüfen als auch um zu bestimmen, ob die Ab- 60 Wenn in jeder der oberen Spulen Strom in gleiche

weichungen zweiter Ordnung auf Minimal- oder Null- Richtung und mit gleicher Stärke fließt und in jede

werte reduziert worden sind. der unteren Spulen Strom in der entgegengesetzte!

Wenn man noch eine weitere Gruppe von Simul- Richtung mit der gleichen Stärke fließt, entsteht eil

tangleichungen löst, ist es möglich, die Kurven dritter Feld vom Quadrupol-Typ im Spalt 48. Ein Paar nicht

Ordnung zu bestimmen, die die wichtigsten Abwei- 65 magnetischer Endglieder 53 wird an jedem Ende de

chungskoeffizienten (Χ/θ³) und (X/θ Φ*) dritter Ord- Magnetkerne angebracht, um für Verwindungsfrei

nung im wesentlichen zu Null machen, während heit des Gerätes zu sorgen,

gleichzeitig die gewünschte Krümmung der End- Wenn man den Strom in jeder Spule proportionz

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zur Entfernung von der Spule zur vertikalen Mittel- kels einer Polbegrenzung äquivalent. Ein Hexapolliniedes Geräts macht, wird ein Feld vom Hexapol- feld ist äquivalent einer Änderung der Krümmung Typ im Spalt 48 erzeugt In diesem Fall ist das Feld zweiter Ordnung einer Polbegrenzung usw. So schafft auf der Mittelebene des Spalts 48 proportional zum das Korrektiv-Element ein Mittel für dynamische Quadrat der Entfernung von der vertikalen Mittel- 5 Korrekturen von Abweichungen innerhalb der Mittellinie. Da die Feldrichtung dann überall die gleiche ebene.

ist, wird ein Rücklauf joch mit Teilen 49, 50, 5l und Das dynamische Korrektiv-Element kann weiterhin

52 vorgesehen. Multipolfelder höherer Ordnung wer- auch dazu verwendet werden, kinematische Verbrei-

den auf dieselbe Weise durch angemessenes Abstufen terungs-Effekte zu korrigieren. Solche Effekte sind in

der Stromverstärkung in der Spule auf die Entfernung « dem obenerwähnten Artikel in »The Review of

von der Mittellinie geschaffen. Scientific Instruments« beschrieben. Wie bereits er-

Ein im wesentlichen homogenes Dipol-Feld kann wähnt, wurde bei früheren Spektrographen eine Kor-

in dem Spalt 48 außerdem geschaffen werden, wenn rektur solcher kinematischer Verbreiterungseffekte

stromführende Spulen rund um den Rücklaufweg, erreicht, indem der Detektor verschoben wurde, bis

z. B. die vertikalen Glieder 49 und 52, vorgesehen 15 seine Lage mit einer Lage in der Mittelebene zusam-

sind. Derartige Spulen sind in den F i g. 4 und 5 nicht menfiel, wo eine neue Trennlinie gefunden werden

dargestellt. kann. Wenn jedoch der Verbreiterungseffekt relativ

Eine elektronische Schaltung, die die Ströme zu groß ist, dann kann die Entfernung, über die der

jedem Spulenpaar (eine obere und eine untere) in Detektor bewigt werden muß, für eine Anpassung

dem Korrektiv-Element regelt, kann so eingerichtet «o in der jeweiligen Struktur des verwendeten Spektro-

sein, daß die Felder von verschiedenen Multipol-Ord- graphen zu groß sein. Selbst wenn eine ausreichende

nungen (Dipol, Quadrupol, usw.) überlagert werden Verschiebung des Detektors möglich ist, neigt die

können. Mit normalen elektronischen Techniken ist Fokussierung der Teilchen in der Querrichtung dazu,

es in einfacher Weise möglich, die gesamte Schaltung sich zu verschlechtern, und die Brennlinie selbst wird

so aufzubauen, daß die Stärke einer jeden Multipol- »5 länger. Die Verwendung eines Korrektiv-Elements

Ordnung mit einer einzigen Steuerung variiert wer- der oben beschriebenen Art für die Herstellung eines

den kann. geeignet gestalteten magnetischen Feldes zur dynami-

Eine andere Weise zur Schaffung der Multipolfel- sehen Korrektur solcher kinematischer Verbreiteder verschiedener Ordnungen ist in Fig.6 gezeigt. rungseffekte vermeidet dagegen die Notwendigkeit Wie dort dargestellt, ist je eine Spuleneinheit 55 (ent- 30 einer Verschiebung des Detektors, und die Brennlinie weder oben oder unten) in zwei oder mehr Abschnitte kann selbst bei Vorliegen solcher Effekte an der geaufgeteilt, wobei ein solcher Abschnitt verwendet wünschten Stelle gehalten werden. Die für diese Korwird, um zu jedem gewünschten Multipol höherer rektur benötigte magnetische Feldverteilung wird den Ordnung (mit Ausnahme der oben diskutierten Di- für die anderen Abweichungen vorgenommenen Korpolsituation) beizutragen. Die Quadrupolabschnitte 35 rekturen im wesentlichen überlagert, so daß die Ge-56 haben z. B. die gleiche Windungsanzahl in jeder samtfeldverteilung innerhalb der Korrektiv-Elemente Spuleneinheit, und alle Quadrupolabschnitte sind in so gestaltet ist, daß eine optimale Korrektur all dieser Serie miteinander verbunden (oder Reihenparallel- Effekte ermöglicht ist.

schaltung) und werden durch eine einzige variable Da das Korrektiv-Element an der Querüberkreu- und reversible Stromquelle 57 gespeist. Die Hexapol- 40 zungsstelle angeordnet ist, bringt seine Korrektivwirabschnitte 58 haben beispielsweise je eine Anzahl kung keine bemerkbare Bildverschlechterung in der von Windungen, die der Entfernung von der Spulen- Querrichtung. Die Verwendung de^r Multipol-Eineinheit zur vertikalen Mittellinie proportional is* (di; richtung ermöglicht die komplexe Gestaltung des Main der Zeichnung schematisch gezeigte Anzahl von gnetfeldes, die zur Erzeugung der gewünschten Ge-Windungen dient lediglich als vereinfachtes Beispiel). 45 samtkorrekturen von Abweichungen höherer Ord-AHe Hexapolabschnitte 58 sind in Reihe geschaltet nung und der kinematischen Verbreiterung erforder- und werden von einer getrennten Stromquelle 5·· ge- lieh sein kann.

speist. Die in Reihe geschalteten Abschnitte der obe- Es ist klar, daß auch andere Einrichtungen als Erren Spuleneinheit können, falls erwünscht, mit den in satz für den Hilfs-Sektormagneten in der Nähe des Reihe geschalteten Abschnitten der unteren Spulen- 50 Austrittsendes des Spektrographen verwendet werden einheit parallel geschaltet werden. Ia ähnlicher Weise können. Da die Hauptfunktion eines solchen Hilfskönnen, falls erforderlich, auch noch Okrupol-Spu- magneten darin besteht, für eine Konvergenz der lenabschnitte vorgesehen sein mit einer Anzahl an Teilchen in der Querrichtung zu sorgen, kann an Windungen, die dem Quadrat der Entfernung zwi- Stell* de« Sektormponeten betenielsweise pi'ch ein sehen Spuleneinheit und vertikaler Mittellinie unge- 55 herkömmlicher Quadrupolmagnet der verwendeten fähr proportional ist. Weiterhin können auch Ab- Art an der Eingangsstelle des Spektrographen verschnitte höherer Ordnung in entsprechender Anord- wendet werden. Auf diese Weise kann eine geeignete nung vorgesehen sein. vertikale Fokussierung an der Endbrennlinie erreicht

Ein in diesem Korrektiv-Element gebildetes Qua- werden, ohne daß die Konvergenz in der Mittelebene

drupolfeld ist einer Änderung des Orientierungswin- 60 beeinträchtigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

2 Oil ; Patentansprüche:

1. Magnetischer Spektrograph zum Messen des Energiespektrums geladener Teilchen mit eiser Haupt-MagneiEanordnung, die die geladenen Teilchen in einer zur Feldrichtung zwischen ihren Magnet-Polschuhen senkrechten Richtung ablenkt und sie entsprechend der Teilchen Energie längs einer außerhalb der Haupt-Magnetanordnung im wesentlichen in deren Polschuh-Mittelcbene liegende Brennlinie fokussiert und deren Polschuh-Querschnitt durch eine Emgangs-Begrenzungslinie bzw. eine Ausgangs-Begrenzungslitiie vorgegebener gekrümmter Gestalt am Ende des Ein-Iritts bzw. des Austritts der Teilchen begrenzt wird, sowie mit einem Quadrupolmagneten, der ■wischen der Quelle der Teilchen und der Haupt-Magnetanordnung liegt und der so ausgerichtet ißt, daß er die Teilchenstrahlen in der zur Poi- *° «chuh-Mittclebene der Haupt-Magnetanordnung »enkrechten Richtung in diese Mittelebene fokussiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Haupt-Magnetanordnung zwei in Strahlrichtung Untereinander angeordnete räumlich getrennte, »5 entsprechende Magnetfeld-Abschnitte bestimmende Polschuh-Bereiche (IO bzw. 11) aufweist, daß die Eingangs-Begrenzungslinie (13) des ersten folschuh-Bereichs (10) und die Ausgangs-Begrenzungslinie (20) des zweiten Polschuh-Bereichs f 11) so gestaltet sind, daß sie eine Korrektur der durch von der Mittelebene abweichende Teilchen bewirkten Fehler ergeben, daß die Ausgangs-Betrenzungslinie (16) des ersten Polschuh-Bereichs

(10) und die Eingangs-Begrenzungslinie (17) des tweiten Polschuh-Bereichs (11) jeweils eine derart vorbestimmte Gestalt haben, daß sie eine unabhängige Korrektur von Abweichungen der Bahnen von sich in der Mittelebene bewegenden Teilchen bewirken und daß der Quadrupolmagnet (28) derart ausgebildet und relativ zu der Haupt-Magnetanordnung so angeordnet ist, daß die Teil-Chenstrahlen in eine Zwischen-Brennlinie (26) im Gebiet zwischen dem ersten (10) und dem zweiten

(11) Polschuh-Bereich der Haupt-Magnctanordnung fokussiert werden.

2. Spektrograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein zwischen dem ersten und tweiten Polschuh-Bereich (10 und 11) angeordnetes steuerbares magnetisches Korrektivelement (41) aufweist, das ein betriebsmäßig veränderlich einstellbares Multipol-Feld zur Korrektur von Abweichungen der Strahlen in der Polschuh-Mittclebene erzeugt.

3. Spektrograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zwischen dem zweiten Polschuh-Bereich (11) und der Endbrennlinie (22) liegenden dritten magnetischen Polschuh-Bereich (19) zur Erzeugung eines eine weitere Fokussierung der Teilchen an der Endbrenn- ^So linie (22) bewirkenden Magnetfeldes aufweist.

4. Spektrograph nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Polschuh-Bereich der eines Sektormagneten is*.

5. Spektrograph nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Polschuh-Bereich der eines Quadrupolmagneten ist.

6. Spektrograph nach einem der Ansprüche 2

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare magnetische Korrektivelement (41) an oder nahe bei der Zwischenbrennlinie (26) angeordnet ist und eine Vielzahl von Elektromagneten (42 bis 47) aufweist, die zur Erzeugung des magnetischen Multipol-Feldes zusammenwirken und daß eine Einrichtung (57, 59) zur Steuerung des Stromes in diesen Elektromagneten für die Einstellung der Gestalt des magnetischen Feldes vorgesehen ist.

7. Spektrograph nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das steuerbare magnetische Korrektivelement (41) so ausgebildet ist, daß der Strom in jedem seiner Elektromagneten (42 bis 47) unabhängig steuerbar ist.

8. Spektrograph nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er in der Nähe der Eingangs- und Ausgangs-Begrenzung des ersten (10), des zweiten (11) und gegebenenfalls des dritten (19) magnetischen Polschuh-Bereichs angeordnete magnetische Kurzschlußkörper (30 bis 35) zur Justierung der magnetischen Randfelder an einer jeden dieser Begrenzung aufweist.

°. Spektrograph nach einem der Ansprüche 6 bis &, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagneten des Korrektivelements (41) eine obere elektromagnetische Anordnung mit einem obrrei Magnetkern (43), einer Vielzahl von oberen nebeneinander auf dem oberen Magnetkern befestigten Spuleneinheiten (42) und einer Vielzahl von oberen zahnförmigen Polschuhen (44), von denen jeder auf dem oberen Kern befestigt und zwischen zwei benachbarten Spuleneinheiten angeordnet ist, sowie eine der oberen gegenüberliegende untere elektromagnetische Anordnung aufweist, die aus einem unteren Magnetkern (46), einer Vielzahl von unteren nebeneinander au^f dem unteren Magnetkern befestigten Spuleneinheiten (45) und einer Vielzahl von unteren zahnförmigen Polschuhen (47). von denen jeder auf dem unteren Kern befestigt und zwischen zwei benachbarten Spuleneinheiten angeordnet ist, besteht, und daß die Strom-Strueteinrichtung (57, 59) derart ausgebildet und mit den Spuleneinheiten (42, 45) verbunden ist, daß sie den Strom in jeder der oberen und unteren Spuleneinheiten (42 und 45) so steuert, daß ein Magnetfeldgebiet mit einstellbarer Magnetfeldkonfiguration zwischen der oberen und der unteren elektromagnetischen Anordnung entsteht.

10. Spektrograph nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strom-Steuereinrichtung (57, 59) für den Strom eine Vielzahl von Stromquellen zum Zuleiten einer Vielzahl von überlagerten Strömen in die oberen (42) und unteren (45) Spuleneinheiten aufweist, derart, daß die überlagerten Ströme zwischen der oberen (42, 43, 44) und unteren (45, 46, 47) elektromagnetischen Anordnung eine Vielzahl von magnetischen Feldern mit einer Multipolkonfiguration wählbarer Ordnung ergeben.

11. Spektrograph nach Anspruch9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Spuleneinheiten (42; 55) und die unteren Spuleneinheiten (45; 55) jeweils eine Vielzahl von getrennten Spulenabschnitten (56 bzw. 58) aufweisen, wobei entsprechende Spulenabschnitte der oberen und unteren Spuleneinheiten miteinander zu Spulensätzen verbunden sind.

2 Oil 491 T

³ 4

12. Spektrograph nach Anspruch 11, dadurch Paiükeln von einer Quelle arbeiten, ohne daß ein gekennzeichnet, daß eine der Stromquellen (57) sehr großer Magnetspalt nötig ist

für einen der Spulensatze aus entsprechenden Weiterhin sind magnetisch= Spektrographen, deren Spulenabschnitten (56) vorgehen ist und der Haupt-Magnetanordnung zwei getrennte Polschuh-Strom in jedem der Spulenabschnitte nach Betrag 5 bzw. Feldbereiche mit entsprechend den erfoiderli- und Richtung so einstellbar ist, daß mindestens chen Korrekturen gewählten Begrenzungen sowie eine der einstellbaren Multipol-Magnetfelükonfi- einen magnetischen Kurzschlußkörper zum Festlegen gurationen zwischen der oberen (42, 43, 44) und der Eintrittsfläche aufweisen, aus »Nuclar Instruunteren (45, 46, 47) elektromagnetischen Anord- ments and Methods« Band 49 1967 Nr 2, S. 181 nung ein Quadrupolfeld ist. _lo bis 193 (1967) und ähnlich aus der US-PS 3 213 276

13. Spektrograph nach Anspruch 12, dadurch bekannt.

gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Die in den oben erwähnten Druckschriften beStromquelle (59) fur einen weiteren Spulensatz schriebemen Geräte erweisen sich bei der Analyse des aus entsprechenden Spulenabschnitten (58) vor- Lnergiespektrums zwar als nützlich, doch konnten gesehen ist und der Strom in jedem der Spulen- 15 diese Geräte nicht alle Abweichungen oder während abschnitte nach Betrag und Richtung so einstell- der Inbetriebnahme auftretende Fokussieningsfehler bar ist. daß mindestens eine weitc.c der einstell- wirklich wirksam korrigieren. Darüber hinaus sind baren Multipol-Magnetfeldkonfiguration zwischen die früher verwendeten Geräte nicht besonders wirkder unteren (42, 43, 44) und der oberen (45, 46, sam beim Beseitigen von Fehlern, die auf kinema-47) elektromagnetischen Anordnung ein Hexa- ac, tische Verbreiterung zurückzuführen sind, d. h. auf polfcld ist. eine Bildverschiebung in der Bewegungsrichtung der

Teilchen, ein Effekt, der bewirkt, daß die Teilchen von der gewünschten Brennlinie in einem Maße weg-

fokussiert werden, das von dem Winkel zwischen der

25 Richtung der einfallenden und der ausgestrahlten Teilchen abhängt. Solche kinematischen Verbreite-

Die Erfindung betrifft einen magnetischen Spektro- run«seffekte werden in der oben erwähnten Veröffent-

graphcn zum Messen des Energiespcktrums geladener lichung in »The Review of Scientific Instrument·=«

Teilchen mit einer Haupt-Magnetanordnung, die die erörtert.

geladenen Teilchen in einer zur Fcldrichtung zwi- 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen sehen ihren Mac" t-Polschuhen senkrechten Rieh- magnetischen Spektrographen zu schaffen, der eine lung ablenkt und mc entsprechend der Teilchen-Ener- wirksamere Korrektur von Fokussie rungsfehlern und gie längs einer außerhalb der Haupt-Magnetanord- Fehlern infolge der kinematischen Verbreiterung ernung im wesentlichen in deren Polschuh-Mittelebene miiglicht und ein hohes Auflösungsvermögen besitzt, liegende Brennlinie fokussiert und deren Polschuh- 35 Diese Aufgabe wird bei einem magnetischen Spek-Qucrschnitt durch eine Eingangs-Begrcnzungslinie trographen der eingangs genannten Art erfindungsge- bzw. eine Ausgangs-Begrenzungslinic vorgegebener maß dadurch gelöst, daß die Haupt-Magnetanordgekrümmter Gestalt am Ende des Eintritts bzw. des nung zwei in Strahlrichtung hintereinander angeord-Auslritls der Teilchen begrenzt wird, sowie mit nete räumlich getrennte, entsprechende Magnet-Abeinem Quadrupolmagneten, der zwischen der Quelle 40 schnitte bestimmende Polschuh-Bereiche aufweist, der Teilchen und der Haupt-Magnetanordnung liegt daß die Eingangs-Bcgrenzungslinie des ersten PoI- und der so ausgerichtet ist, daß er die Teile henstrah- schuh-Bereichs und die Ausgangs-Begrenzungslinie len in der zur Polschuh-Mittelebene der Haupt-Ma- des zweiten Polschuh-Bereichs so gestaltet sind, daß gnetanordnur.g senkrechten Richtung in diese Mittel- sie eine Korrektur eier durch von der Mittelebene abebene fokussiert. 45 weichende Teilchen bewirkten Fehlern ergeben, daß Bei solchen Vorrichtungen läßt sich da* Energie- die Ausgangs-Begrenzungslinie des ersten Polschuhspektrum entweder durch fotografische Methoden, Bereichs und die Eingangs-Begrenzungslinie des zweidurch Zählmethoden oder durch andere geeignete ten Polschuh-Bereichs jeweils eine derart vorbe-An/.eigcvorrichtungen aufnehmen. Fotografische stimmte Gestalt haben, daß sie eine unabhängige Emulsionstechniken werden bei Spektrographen oft 5° Korrektur von Abweichungen der Bahnen von sich angewandt, wobei beispielsweise der gesamte Bereich in der Mittelebene bewegenden Teilchen bewirken der gebündelten Teilchen, der durch den Magneten und daß der Quadrupolmagnet derart ausgebildet und definiert wird, auf einer fotografischen Platte in einer rc'ativ zu der Haupt-Magnetanordnung so angeord-Aufnahme festgehalten wird. Die Fotografie wird net ist, daß die Teilchenstrahlen in eine Zwischendann unter einem Mikroskop untersucht und die 55 Bicnnlinie im Gebiet zwischen dem ersten und dem Zahl der Bahnspuren der eingefallenen Teilchen mit zweiten Polschuh-Bereich der Haupt-Magnetanorddem Auge ausgezählt. nung fokussiert werden.

Bisher sind verschiedene Arten magnetischer Der Spektrograph nach der Erfindung weist also Spektrographen beschrieben worden. Zum Beispiel zwei Hauptablenkungsmagnetc auf. Er ist in dieser sind aus »The Review of Scientific Instruments«, 60 Hinsicht ähnlich der aus der US-PS 3 213 276 beBand 29, Nr. 10, 1958, S. 885 bis 888, aus »Nuclear kannten Art. Zu der dort beschriebenen Struktur Instruments and Methods«, Bd. 28. 1964, Nr. 1, kommt jedoch noch hinzu, daß bei dem Spektrogra-S. 119 bis 130, sowie aus der US-PS 3 084 249 ma- phen nach der Erfindung eine Qucrfokussierung der gnetische Spektrographen der eingangs genannten einfallenden geladenen Teilchen entlang einer Zwi-Art bekannt, die zur Bildung eines Spektrometers mit 65 schenbrennlinie erfolgt, die im wesentlichen in der hoher Intensität magnetische Quadrupollinsen auf- mittleren Ebene (d. h. der Symmeirieebene der Vorweisen. Diese bekannten Geräte können mit einem richtung) zwischen der Quelle und der Endbrennlinie relativ weiten Eingangsraumwinkel zum Sammeln von liegt, so daß ein Zwischenbild ungefähr in der Mitte