SU1145780A1 - Устройство относительной калибровки полусферического электростатического анализатора - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ОТНОСИТЕЛЬНОЙ КАЖБРОВКИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА, содержащее блок управлени , полусферический электростатический анализатор, состо щий из расположенных последовательно первого четвертьсферического конденсатора с металлической сеткой, второго четвертьсферического конденсатора , геометрически сопр женного с первым, набора датчиков, последовательно соединенных с соответствую:щими усилител ми-формировател ми импульсов, счетчиками   телеметрической системой, два источника ступенчатого напр жени , входы которых соединены с блоком управлени , а выходы соединены с п:|астинами соответствующих четвертьсферических конденсаторов и телеметрической системой, источник запирающего напр жени , вход которого соединен с блоком управлени , а выход соединен с телеметрической системой, о т л .и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повьипени  надежности и точности измерени  углового распределени  потока плазмы по скорост м, в него введен цилиидрический запирающий коллиматор, геометрически сопр женный с металлической сеткой первого четвертьсфери (Л ческого конденсатора и подсоедииенный к выходу источника апирающего напр жени , при зтом входна  апертура полусферического электростатичес .кого анализатора располагаетс  на входе первого четвертьсферического конденсатора, а все датчики помещены в геометрическом фокусе этого входа. 4 сл 00

Description

V

Изобретение относитс  к области космическогс приборостроени  и предназначено дл  исследовани  углового распределени  потока плазмы .по скорост м с помощью полусферического электростатического анализатора.

Известные устройства дл  измерени  углового распределени  потока плазмы содержат в качестве устройства , селектирунщего потоки зар женньЕС частиц по углам и энергии, полусферические конденсаторы, на пластины которьпг подаетс  ступенчатое парафазное напр жение, определ ющее энергию пропускаемой системой зар женных частиц, при этом направление прихода зар женных чайтиц определ етс  положением датчика. Однако используемые в качестве детекторов зар женных частиц вторичные электронные умножители (ВЭУ) или отдельные зоны мшсроканальных пластин (МКП), регистрирующие потоки, приход щие с разных направлений в определенном энергетическом интервале во врем  длительного полета очень сильно мен ют свою чувствительность что приводит к ошибкам при изучении углового распределени  потоков плазмы по скорост м,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл  изучени  углового распределени  потоков плазмы по скорост м и относительной калибровки четвертьсферического электростатического анализатора, содержащее блок управлени , четвертьсферический электростатический анализатор, состо щий из расположенных последовательно четвертьсферического конденсатора и набора вторичных электронных умножителей, последовательно соединенных с соответствующими усилител ми-формировател ми импульсов, счетчиками и телеметрической системой , источник ступенчатого напр жени  j вход которого соединен с блоком управлени , выход соединен с телеметрической системой и с пластинами четвертьсферического конденсатора , четвертьсферическое калибровочное устройство с металлической сеткой, сопр женное геометрически с входным окном четвертьсферического электростатического анализатора, плоский запирающий коллиматор, сопрженный геометрически с сеткой

5780

четвертьсферического калибровочного устройства, калибровочный источник ступенчатого напр же-ни , вход которого соединен с блоS ком управлени , а выход соединен с телеметрической системой и пластинами четвертьсферического калибровочного устройства, и источник запирающего напр жени , вход которого соединен с блоком управлени , а выход соединен с телеметрической системой и пластинами плоского запирающего коллиматора.

Однако, во-первых, известное устройство позвол ет производить относительную калибровку только четвертьсферического электростатического анализатора, т.е. измер ть относи- , тельную чувствительность каждого измерительного кешала (датчик, усилитель-формирователь импульсов, счетчик и телеметрическа  система) только дл  случа , когда датчики разнесены по длине зазора четвертьсфери25 ческого конденсатора, таким образом можно калибровать только датчики типа вторичных электронных умножителей , но не микроканальных пластин. Во-вторых, известное устройство

30 имеет низкую чувствительность к зар женным частицам из-за того, что измерени  провод тс  через металлическую сетку, сто щую.под косым углом к потоку частиц, кроме того, потоки частиц, приход щие с разных направлений, испытывают разное ослабление при прохождении сетки и это осложн ет обработку результатов измерений.

40 В третьих, известное устройство достаточно чувствительно к солнечному ультрафиолетовому излучению из-за малого пробега фотонов излучени  между пластинами от входа до датчи4S ков анализатора. По этой причине, в частности, чаще используют дл  изучени  космической плазмы полусферические анализаторы, а не четвертьсферические .

50 Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и точности измерени  углового распределени  потока плазмы по скорост м.

Цель достигаетс  тем, что в устройство относительной калибровки полусферического электростатического анализатора, содержащее блок управлени , полусферический электростатический анализатор, состо щий из расположенных последовательно первого четвертьсферического конденсатора с металлическо сеткой, второго четвертьсферического конденсатора, геометрически сопр женного с первым конденсатором, набора датчиков, последовательно соединенных с соответстйующими усилител ми-формировател ми импульсов, счетчиками и телеметрической системой, два источника ступенчатого Напр жени , входы которых соединены с блоком управлени , а выходы с соответствующими четвертьсферическим конденсатором и телеметрической системой, источник запирающего напр жени , вход которого соединен с блоком управлени , а выход соединен с телеметрической системой дополнительно введен цилиндрический запирающий коллиматор, геометрически сопр женньй с металлической сеткой первого четвертьсферического конденсатора и подключенный к выходу источника запирающего напр жени , при этом входна  апертура полусферического электростатического анализатора располагаетс  на входе первого четвертьсферического конденсатора , а все датчики помещены в гео- метрическом фокусе этого входа.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Она содержит блок управлени  1 , первый четвертьсферический конденсатор 2 с металлической сеткой 3, второй четвертьсферический конденсатор 4, датчик 5, усилитель-формирователь импульсов 6, счетчик 7, телеметрическую систему 8, источники ступенчатдго напр жени  9 и 10, цилиндрический запирающий коллиматор 11, источник запирающего напр жени  12.

Блок управлени  1 представл ет собой релейно-усилительную схему обычного типа, котора  осуществл ет по приход щим управл ющим сигналам переключение питани  источников напр жени  .

Первый четвертьсферический конденсатор 2 представл ет собой конденсатор , пластинами которого  вл ютс  четверти концентрических сфер, причем часть наружной сферы около заднего среза изготавливаетс  из металлической сетки 3, прозрачной дл  зар женных частиц и не измен ющей лектричегкое поло конденсатора .

Второй четвертьсфер гческий конденсатор 4 представл ет собой то же что и первый конденсатор, только без металлической сетки.

Датчик 5 представл ет собой набор каналовых электронных умножителей типа ВЭУ или микроканальную пластину типа ВЭУ-7. Усилитель-формирователь импульсоп 6 - усилитель импульсов обычного типа, предназначенный дл  формировани  импульсов напр жени  заданной амплитуды(. ) при усилении слабых .импульсов тока (-/Ю А ) с выхода датчика. Счетчик 7 обычного типа, предназначенный дл  счета числа импульсов напр жени  в диапазоне частот от 1 до 10 импульсов в секунду. Телеметрическа  система.8 стандартного типа с аналоговым входом (6т О до - 5В ).

Источники ступенчатого напр жени  9 и 10 представл ют собой быстродействующие высоковольтные генераторы обычного типа, предназначенные дл  работы на емкостную нагрузку 300 пф и вырабатывающие напр жени , измен ющиес  по последовательным ступен м.

Цилиндрический запирающий коллиматор 11 представл ет собой конденсатор , пластины которого представл ют собой части концентрических цилиндров , получаемых, если круговые цилиндры обрезать плоскост ми по оси симметрии и перпендикул рно этой оси и с противоположного конца обрезать по линии пересечени  цилиндров со сферой радиуса внешней пластины первого четвертьсферического конденсатора .

Источник запирающего напр жени  12 представл ет собой генератор пр т моутольных напр жений (от О до 100В ) обычного типа.

Предлагаемое устройство позвол ет проводить измерени  так, что в режиме Калибровка все датчики (вторичные электронные умножители или отдельные зоны микроканальных пластин регистрируют одновременно в разных точках энергетического диапазона один и тот же поток зар женных частиц , при этом в качестве источника калибровочного сигнала используетс  реально существующий в космическом пространстве поток зар женных частиц

5

Соностаг лоние показаний всех датчиков , полученных в одинаковых услови х , позвол ет определить относительную чувствительность датчиков. В режиме Измерение устройство беспреп тственно (т.е. без ослаблени  сеткой потока зар женных частиц ) осуществл ет измерени  потоков частиц, приход щих с разных направлений, при этом определенна  в режиме Калибровка относительна  чувствительность датчиков позвол ет сравнивать эти потоки между собой, изучать угловое распределение потоков плазмы.

Устройство работает следующим образом .

В режиме Измерение по команде блока управлени  1 оба источника ступенчатого напр жени  9 и 10 подают синхронно на соответствующие пластины обоих четвертьсферических конденсаторов 2 и 4 последовательность парафазных напр жений, величина которых определ ет энергию зар женных частиц, регистрируемых датчиками 5, при этом источник запирающего напр жени  I2 подает запирающее напр жение на пластины цилиндрического запирающего коллиматора 11, не позвол   тем самым зар женным частицам достигать со стороны цилиндрического запирающего коллиматора 1I металлической сетки 3 первого четвертьсферического анализатора 2. В этом случае датчики 5 регистрируют потоки плазмы, приход щие одновременно с разных направлений, определ емых положением датчика относительно входной апертуры прибора.

В режиме Калибровка по команде блока управлени  первьй источник ступенчатого напр жени  9 подает нулевое Напр жение на пластины первого четвертьсферического конденсатора 2, а источник запирающего напр жени  12 подает нулевое напр жение на цилиндрический запирающий коллиматор 11. В этом случае зар женные частицы не могут пройти через входную апертуру, как в режиме Измерение , а идут с одного направлени  между пластинами цилиндрического запирающего коллиматора 11, через металлическую сетку 3 на вход второго четвертьсферического конденсатора 4, где селектируютс  по энергии, и затем регистрируютс  датчиками 5,

06

15 обоих режимах работы устршЧсгва информации от блока управлени  1 , источников ступенчатого напр жени  9 и 10 и источника запирающего напр жени  2 поступает в телеметрическую систему 8. Сигналы от датчиков 5 поступают в соответствующие усилители-формирователи импульсов 6, импульсы который считываютс  счетчиками 7, и величины отсчетов также передаютс  в телеметрическую систему 8. Таким образом, устройство позвол ет определить относительную чувствительность всех измерительных

каналов, включающих датчик 5, усилитель-формирователь импульсов 6, счетчик 7 и телеметрическую систему 8, при регистрации потоков плазмы разной энергии.

Напр жение на пластинах цилиндрического запирающего коллиматора 1 1 в режиме Измерение должно быть не менее УЗ.К (cJ/L )и„ , где с/ и Lрассто ние между пластинами и. длина

пластин (по образующей цилиндраj запирающего коллиматора соответственно; Up, верхн   граница диапазона энергии потока плазмы (в электроновольтах ), регистрируемой полусферическим электростатическим анализатором . При обычно примен емых геометрических размерах устройства U .к составл ет несколько дес тков вольт. С целью упрощени  конструкции и

электрической схемы насто щего устройства вместо двух источников ступенчатого напр жени  9 и 10 и источника запирающего напр жени  12 можно использовать лишь один источник

ступенчатого напр жени  (например, источник 10, соединенный с вторым

четвертьсферическим конденсатором 4), I

в этом случае необходимо ввести управл емый блоком управлени  1 двухпозиционный переключатель, который в режиме Измерение одновременно подключает ступенчатое напр жение от источника ступенчатого напр жени  4 к первому четвертьсферическому

конденсатору 2 с сеткой 3 и к цилиндрическому запирающему конденсатору 11, а в режиме Калибровка одновременно отключаетс  напр жение от первого четвертьсферического конденсатора 2 и от цилиндрического запирающего конденсатора 11.

Изобретение позтол ет, во-первых, проводить относительную калибровку

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ОТНОСИТЕЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗАТОРА, содержащее блок управления, полусферический электростатический анализатор, состоящий из расположенных последовательно первого четвертьсферического конденсатора с металлической сеткой, второго четвертьсферического конденсатора, геометрически сопряженного с первым, набора датчиков, последовательно соединенных с соответствую:щими усилителями-формирователями импульсов, счетчиками я телеметрической системой, два источника ступенчатого напряжения, входы которых соединены с блоком управления, а выходы соединены с пластинами соответствующих четвертьсферических конденсаторов и телеметрической системой, источник запирающего напряжения, вход которого соединен с блоком управления, а выход соединен с телеметрической системой, отличающееся тем, что, с целью повьппения надежности и точности измерения углового распределения потока плазмы по скоростям, в него введен цилиндрический запирающий коллиматор, геометрически сопряженный с металли- § ческой сеткой первого четвертьсферического конденсатора и подсоединенный к выходу источника впирающего напряжения, при этом входная апертура полусферического электростатического анализатора располагается на входе первого четвертьсферического конденсатора, а все датчики помещены в геометрическом фокусе этого входа. '

   SU ,,1145780 . 1