[发明专利]一种电子能量甄别器

说明书

本发明公开了一种电子能量甄别器，涉及粒子检测技术领域，包括真空腔室和安装在真空腔室内的两个位置敏感探测器和至少三个电位电极，至少三个电位电极之间形成至少两个减速电场，且两个减速电场中的加速度不相同，电势最低的电位电极上具有电子源，且整个真空腔室处于均匀磁场中，当电子源发射的待测电子经过至少两个减速电场减速后最后被两个位置敏感探测器接收到，由计算单元根据记录的位置信息和时间信息计算确定待测电子的初始动能。本发明的电子能量甄别器使能量甄别能力和待测电子的初始能量之间呈现非单调变化关系，从而使该甄别器不仅具备较宽的甄别量程，而且还能以较高的能量分辨率重点甄别某个高能量区域。

技术领域

本发明涉及粒子探测技术领域，特别是涉及一种电子能量甄别器。

背景技术

人类对物质本质的探索目前已深入分子、原子及亚原子微观领域，其媒介手段主要有三大类：电子、离子和光子，其中电子能量甄别往往是各种探测方法中灵敏度较高的一类，因而该技术得到了广泛的应用和关注。现有的电子能量甄别器，无论其采用何种能量色散甄别技术，其能量分辨能力并没有实质性的差异。从定性角度分析，它们的共性为：能量分辨能力Δε与待甄别电子初始能量ε之间存在着单调变化关系，近似满足Δε∝ε¹²或Δε∝ε³²。这意味着：高能量电子的甄别性能总是较低能电子低，且能量分辨能力随电子能量增加而迅速恶化。这直接导致的结果是，能量甄别系统仅仅在一个量程较小的低能量区间内具有满足测量要求的能量分辨率。但实际应用中常出现这样的情况：不仅要求甄别器具备较宽的甄别量程，而且还要求能以较高的能量分辨率重点甄别某个高能量区域，也即“监视区”。对现有的电子能量甄别器而言，我们当然可以通过增加能量甄别系统的有效长度以改善其整体的能量分辨性能，但增加系统长度无疑将降低待甄别电子接收效率，而实质上降低了电子甄别器的总体性能。因而，亟需一种新型电子甄别器，能从实质上满足上述电子甄别应用需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种电子能量甄别器，以解决目前电子能量甄别器量程小而且难以对高能量区域进行甄别的问题。

本发明提供了一种电子能量甄别器，所述电子能量甄别器包括真空腔室、位置敏感探测器、电位电极、电子源以及计算单元；所述真空腔室内部为圆柱状的真空环境；所述位置敏感探测器的数量为两个，两个所述位置敏感探测器分别安装在所述真空腔室内部靠近两个底面的位置，且两个所述位置敏感探测器的轴线均与所述真空腔室的轴线重合，所述位置敏感探测器用以探测并记录待测电子撞击时的位置信息和时间信息；

所述电位电极的数量为至少三个，其中的两个电位电极分别安装在所述真空腔室内部靠近两个所述位置敏感探测器的位置，且该两个电位电极均位于两个所述位置敏感探测器之间，其余所述电位电极位于这两个电位电极之间，靠近两个所述位置敏感探测器的两个所述电位电极分别处在最高电势和最低电势，位于这两个电位电极之间的其他电位电极的电势处于最高电势和最低电势之间，所述电位电极用以在两个所述位置敏感探测器之间形成至少两个具有不同减速电场加速度的区域；

所述电子源位于至少三个所述电位电极中处于最低电势的电位电极的中央位置，用以产发射待测电子，且待测电子的发射方向与减速电场的方向相反；

所述真空腔室处于均匀磁场中，该均匀磁场的方向与减速电场的方向相同并且覆盖整个减速电场，所述计算单元根据所述位置敏感探测器记录的位置信息和时间信息计算出待测电子的初始动能。

本发明实施例中的一种电子能量甄别器，具有以下技术效果：

1.该电子能量甄别器，通过引入新型能量色散甄别系统——探测器之间两个具有不同减速电场加速度a₁和a₂的纵向电子光学场区，在满足条件a₁≥a₂时，系统能量甄别能力Δε(也即能量甄别特征参数)与待甄别电子初始能量ε之间呈现非单调变化关系，从而使该甄别器不仅具备较宽的甄别量程，而且还能以较高的能量分辨率重点甄别某个高能量区域。