[发明专利]一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构

权利要求书

1.一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：包括两套探测器A、B和一个脉冲高压电源，探测器A、探测器B均由一个电子倍增管和一个前级靶组成，分别是电子倍增管A、前级靶A和电子倍增管B、前级靶B，沿飞行管道的轴线依次放置；所述电子倍增管A、电子倍增管B分别通过绝缘片与各自的高压电极连接，再与探测器所在真空室外的高压电源连通，前级靶A、前级靶B还通过高压电极连接到探测器所在真空室外的脉冲高压电源；所述电子倍增管A、电子倍增管B与各自对应的前级靶A、前级靶B紧密配合，所述前级靶A、前级靶B分别位于飞行管道上、下方，且与飞行管道的轴线成一定夹角，所述电子倍增管A、电子倍增管B的轴线与飞行管道的轴线垂直并分别经过前级靶A、前级靶B的中心。

2.如权利要求1所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：所述前级靶A、前级靶B与飞行管道轴线的夹角为70°～80°，以有效减少经前级靶A、前级靶B反射进入电子倍增管A、电子倍增管B入射窗口的中性粒子数。

3.如权利要求1所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：所述前级靶A、前级靶B均由二次电子发射系数较高的材料制成。

4.如权利要求3所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：所述二次电子发射系数较高的材料为铜、氧化铝或者铜-氧化铍混合材料。

5.如权利要求1所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：如果设定所述飞行管道的内径为D_ft，则前级靶A、前级靶B直径均为0.5D_ft，与飞行管道的轴线间距均为0.25D_ft。

6.如权利要求1所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：在斩波器上的动狭缝与定狭缝重合的开门时间内，即光子入射期间，所述脉冲高压电源输出电压为0，在前级靶A与电子倍增管A入射窗口、前级靶B与电子倍增管B入射窗口之间形成可减速二次电子的局部电场、阻止二次电子进入电子倍增管A、电子倍增管B入射窗口，从而有效缓解光子入射影响，避免电子倍增管A、电子倍增管B的饱和，提高能量测量范围上限。

7.如权利要求1所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：在斩波器上动狭缝与定狭缝错开的关门时间内，即中性燃料粒子入射期间，所述脉冲高压电源输出特定幅值的负高压，在前级靶A与电子倍增管A入射窗口、前级靶B与电子倍增管B入射窗口之间形成可加速二次电子的局部电场，着重提高能量在eV量级的低能中性粒子的信噪比。

8.如权利要求7所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：所述特定幅值的负高压与电子倍增管A、电子倍增管B第一极上的恒定负高压相关，比电子倍增管A、电子倍增管B第一极上的恒定负高压低400V～450V。

9.如权利要求1所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：所述电子倍增管A、电子倍增管B之间设置一块陶瓷挡板，所述陶瓷挡板的下边沿与飞行管道的轴线平齐。

10.如权利要求5所述的一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，其特征在于：根据小孔成像原理，前级靶A、前级靶B在等离子体表面上投影形成极向上不同的观测区域，具体的观测区域的位置、面积、形状与前级靶尺寸，前级靶与飞行管道轴线的间距，定狭缝尺寸、形状，定狭缝与等离子体表面的间距以及定狭缝与对应的前级靶的间距相关，以有效提高诊断极向空间分辨能力。