[发明专利]一种中性粒子分析器及分析电磁场和探测面的布置方法

说明书

本发明属于高温等离子体诊断技术，具体涉及一种中性粒子分析器及分析电磁场和探测面的布置方法，设计直角倒梯形磁场区、倒梯形电场区，电场区倒梯形斜边与磁场区的直角倒梯形斜边平行，之间形成绝缘区，电场区外设置探测面，设计探测面与电场区之间的自由飞行区，根据其与飞行单元的磁场区和电场区尺寸关系确定需满足l₁(l₁+2l₂)/p²＝c，确定探侧面位置，H⁺和D⁺分别经磁场和电场分别完成在垂直于磁场方向和平行于电场方向上的偏转后，在探测面上，行与行之间，即H⁺与D⁺之间实现对不同质量粒子的分辨，同一行上的不同列与列之间实现不同能量粒子分辨。本方法能够使NPA兼具能量分辨和质量分辨的能力。

技术领域

本发明属于高温等离子体诊断技术，具体涉及一种中性粒子分析器及分析电磁场和探测面的布置方法。

背景技术

中性粒子分析器(NPA)主要部件一般包括剥离单元、分析单元和探测单元三部分。被测量的中性粒子经过剥离单元时，外侧电子被剥离而成为离子，进入分析单元；在分析单元利用电场和/或磁场按照能量和/或动量对离子进行偏转，打到后端二维探测面的不同位置，从而实现能量和/或质量的分析；探测单元是由对电荷敏感的探测器组成的二维阵列面。为了使粒子顺利通行，整个系统放置在高真空环境中。

在聚变研究领域，NPA是快离子物理分析、氚氘燃料离子密度比(简称燃料比)测量的关键诊断工具。燃料比将是未来聚变堆上装置保护和基本等离子体控制的一个关键参数。要同时实现快离子物理分析和燃料比测量，就需要发展兼具能量分辨和质量分辨的中性粒子分析器。

发明内容

本发明的目的是提供一种中性粒子分析器及分析电磁场和探测面的布置方法，能够使NPA兼具能量分辨和质量分辨的能力。

本发明的技术方案如下：

一种中性粒子分析器，包括磁场区、电场区和自由飞行区；

所述的磁场区为直角倒梯形，直角梯形长边位于一侧，离子入射方向垂直磁力线方向；

所述的电场区为倒梯形；所述的电场区倒梯形斜边与磁场区的直角倒梯形斜边平行，两者之间具有间隙，形成绝缘区；

所述的电场区的外侧设置探测面；

所述的探测面位于电场区上下两边延长线之间；

电场区的边缘、电场区上下两边的延长线、探测面所包围的区域形成自由飞行区；

将磁场区、电场区、绝缘区和探测面均置于真空环境下。

所述的磁场区和电场区分别为磁铁和静电极板，磁铁为直角倒梯形，静电极板为倒梯形，两个梯形斜边平行。

所述的直角倒梯形长边20cm，短边7cm，高度30cm；所述的倒梯形的长边10cm，短边2cm，高度30cm；所述的电场区倒梯形斜边与磁场区的直角倒梯形斜边平行，两边相隔1cm；所述的自由飞行区为倒梯形，长边为19.2cm，短边为8cm。

所述的磁铁和静电极板通过同一平面壁进行支撑固定。

一种中性粒子分析器分析电磁场和探测面的布置方法，包括如下步骤：

1)设计磁场区

磁场区为直角倒梯形，直角梯形长边位于一侧，离子入射方向垂直磁力线方向；

2)设计电场区

电场区采用倒梯形设计

3)磁场区和电场区之间形成绝缘区

电场区倒梯形斜边与磁场区的直角倒梯形斜边平行