ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КООРДИНАТНО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ДЕТЕКТОРА В ЭНЕРГО-МАСС-АНАЛИЗАТОРАХ

​USE OF A COORDINATE-SENSITIVE DETECTOR IN ENERGY-MASS ANALYZERS

Nikolay Dolgushin

student, Institute of Instrument Engineering, Automation and Information Technologies Oryol State University named after I.S. Tugrenev,

Russia, Orel

АННОТАЦИЯ

Рассмотрены конструкции координатно-чувствительных детекторов, проведено сравнение характеристик, определены достоинства и недостатки каждого из решений. 

ABSTRACT

A method for measuring ion parameters with a coordinate-sensitive detector is considered. The advantages and disadvantages of this solution are shown.

Ключевые слова: координатно-чувствительного детектор, частица, анод.

Keywords: coordination-sensitive detector, particles, anode.

Целью настоящего исследования является проверка актуальности данной темы, ознакомление с преимуществами и недостатками различных конструкций координатно-чувствительных детекторов.

Координатно-чувствительный детектор используется в составе масс-спектрометров. Основой работы подобных приборов служит ионизация нейтральных частиц, которая необходима для идентификации веществ через отношения его массы к заряду [1]. Информация о координатах прилета частиц позволяет определить распределение потока ионов с заданным E/Q по параметру M/Q. [2]

В данной работе рассматриваются детекторы приборов АРИЕС-Л и ПИПЛС-Б. Перечисленные приборы предназначены для изучения солнечного ветра. Данная тема актуальна в рамках космических программ.

Анод детектора АРИЕС-Л представляет из себя пластину, изготовленную из стеклотекстолита. На поверхности стеклотекстолита нанесены участки, которые являются электродами. Они образуют клинья, полосы и полосы с вырезанными клиньями. Данные участки соответствуют группам А, В и С. Координаты регистрируемой частицы определяются за счет того, что ширина участков увеличивается по осям Х и Y [3]. Устройство анода детектора прибора АРИЕС-Л приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура анода координатно-чувствительного детектора прибора АРИЕС-Л

Для того, чтобы определить координаты X и Y, по которым произведена регистрация частицы, используются по формулы (1) и (2).

                                                                                       (1)

                                                                                     (2)

где А, В, С – регистрируемые значения с сегментов анода.

На рисунке 2 представлен координатно-чувствительный детектор прибора ПИПЛС-Б. В данном устройстве используется пять анодов для определения координат регистрируемой частицы.

Рисунок 2. Структура анода прибора ПИПЛС-Б

Коллекторы каждой группы выполняют функцию фиксации координат частиц. Конструкции анодов ПИПЛС-Б и АРИЕС-Л имеют определённые сходства, однако такая конфигурация позволяет определить координаты только по одной оси. Участки А1, выполненные в виде клина, и сегменты В1 и В2, имеющие форму ласточкиного хвоста, дают возможность определить координаты попадания ионов. Секции С1 и С2 предназначены для регистрации полного заряда, достигшего анода [2]. Координата регистрации иона в данном детекторе вычисляется по формуле (3).

                                                              (3)

где А1, В1, С1, B2, C2 – сигналы с соответствующего сегмента анода.

Перечисленные конструкции имеют свои достоинства и недостатки. АРИЕС-Л имеет большее угловое разрешение за счет применения детектора с возможностью расчёта координат прилёта ионов по оси Y. Однако это увеличивает вес и размеры прибора. В свою очередь координатно-чувствительный детектор ПИПЛС-Б имеет большее энергетическое и массовое разрешение, широкий энергетический диапазон и большее поле зрения. Характеристики для сравнения приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Характеристики приборов АРИЕС-Л и ПИПЛС-Б

В заключении можно отметить, что за счёт конструкции координатно-чувствительного детектора АРИЕС-Л имеет большее энергетическое и угловое разрешение, однако уступает ПИПЛС-Б в энергетическом диапазоне и в весе.

Список литературы:

1. Галль Л. Н., Курочкин В. Е. Масс-спектрометрические приборы для "приоритетных направлений науки, технологий и техники РФ" // НП. 2002. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mass-spektrometricheskie-pribory-dlya-prioritetnyh-napravleniy-nauki-tehnologiy-i-tehniki-rf (дата обращения: 05.03.2024).
2. Вайсберг О.Л., Журавлев Р.Н., Моисеенко Д.А., Шестаков А.Ю., Шувалов С.Д, Моисеев П.П. , Митюрин М.В, Нечушкин И.И., Васильев А.Д. Широкоугольный ионный энерго-масс-анализатор АРИЕС-Л // Астрономический вестник. - 2021. - №6. - С. 575–588.
3. Моисеенко Д.А., Вайсберг О.Л., Митюрин М.В., Моисеев П.П. Масс-анализатор ионов солнечного ветра ПИПЛС-Б для проекта “ИНТЕРГЕЛИОЗОНД” // Приборы и техника эксперимента. - 2019. - №5. - С. 96–99.