[发明专利]一种带电粒子的偏转装置

说明书

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