二維角分布質(zhì)子譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二維角分布質(zhì)子譜儀，包括依次設(shè)置的質(zhì)子篩選裝置、電磁場裝置以及質(zhì)子探測裝置，質(zhì)子篩選裝置包括二維點陣結(jié)構(gòu)的入射孔陣列。本發(fā)明基于傳統(tǒng)的Thomson質(zhì)子譜儀，通過將Thomson質(zhì)子譜儀的單個入射孔改進成入射孔陣列，能夠同時測得質(zhì)子束在不同方向上的能譜，進而獲取質(zhì)子的二維空間分布信息，從而大大提高獲取質(zhì)子束信息的能力。
【專利說明】
二維角分布質(zhì)子譜儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及質(zhì)子譜儀，具體地，設(shè)及二維角分布質(zhì)子譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 1897年，湯姆遜將陰極射線穿過相互垂直的電場和磁場，發(fā)現(xiàn)陰極射線的本質(zhì)是 帶負電的粒子，并稱之為電子。運一劃時代的發(fā)現(xiàn)證明了原子是可分的，從而打開了原子物 理的大口。他在實驗時所采用的裝有電場、磁場的診斷方法也W其名字保留下來，命名為湯 姆遜譜儀(Thomson Parabola Spectrometer)，是目前常用的測量離子能譜的診斷儀器。
[0003] 傳統(tǒng)的湯姆遜譜儀主要由=個裝置組成：電磁場裝置(磁場方向與入射離子運動 方向相互垂直）、質(zhì)子探測裝置(通常是成像板IP或CR39)W及質(zhì)子篩選裝置(直徑為200um 到500um的單個入射孔）。高能帶電離子從該單個入射孔進入磁場后，在電磁場裝置所產(chǎn)生 電磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，最后由質(zhì)子探測裝置接受信號，可W獲得離子信號的能譜。對于 理想的湯姆遜譜儀，帶電離子經(jīng)過電磁場后的軌跡滿足如下關(guān)系：
[0004]
(1)
[0005] 其中，E為電場強度，B代表磁感應(yīng)強度，m、q分別表示離子的質(zhì)量、電荷，1是離子穿 過電場和磁場區(qū)域的長度，D為場中屯、到探測屏的垂直距離，X和y分別表示離子在電場力和 磁場力作用下的偏移量。式（1)表明，離子的徑跡是一條拋物線，具有不同荷質(zhì)比的離子會 得到不同的拋物線。通過分析離子徑跡的強度便可W得到離子的能譜。特別的，對僅有磁場 沒有電場的離子譜儀而言，離子將沿著磁場方向偏折，其徑跡是一條直線。
[0006] 由于湯姆遜譜儀在研究質(zhì)子加速方面有著重要的應(yīng)用，譜儀本身也在不斷地發(fā) 展。雖然離子譜儀能夠獲取能譜，但傳統(tǒng)的湯姆孫譜儀所探測的離子首先都是穿過單個入 射孔的。入射孔對應(yīng)的離子發(fā)散角大約在l(T 7sr~ICT8Sr量級，無法獲取離子角分布的信 息。目前，許多實驗室都采用RCF(Radioch;romic film)作為探測離子角分布的診斷方法:將 4~8層RCF相疊（視質(zhì)子能量而定），置于打祀點后4~6cm處（見"Laser-driven ion acceleration:Source optimization and optical control .Thesis,2008''），用從測量離 子在某一特定能量下的空間角分布W及的離子最大能量。
[0007] RCF是探測質(zhì)子發(fā)散角的常用診斷方法，眾多研究人員對此進行了相關(guān)的實驗研 究。通過RC巧己錄的質(zhì)子信號，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的發(fā)散角與能量之間存在著負相關(guān)關(guān)系，即質(zhì)子能 量越高其發(fā)散角越?。ㄒ?sauerbr巧&U. schramm et al.化ture Communications | DoI: 10.1038/ncommsl883"、"Wahlstro m.Physical Review Letters.95,175002(2005)"W及 "Effect of self-generated magnetic fields on fast electron beam divergence in solid targets，New J.曲ys.l2,063018(201〇r。雖然測試結(jié)果非常直觀，但RCF也有明顯 的局限性：
[000引首先是單次使用性，即測試過一次之后就需要更換新的RCF。為了提高實驗效率， 通常將RCF固定在Sigma旋轉(zhuǎn)臺上，打一發(fā)旋轉(zhuǎn)一次，運樣抽一次真空可W打4至8發(fā)。其次是 能量間隔大，由于RCF本身具有一定的厚度（約lOOum)，獲得的能量是高度離散化的。每層 RCF可W探測某一能量層的質(zhì)子角分布，但低能段(第一層到第二層)能量間隔高達2MeV。
[0009] 因此，將RCF測量離子角分布信息的功能同湯姆遜譜儀獲取離子能譜的功能相結(jié) 合，制成實用性更強的寬角分辨離子譜儀也就順理成章地產(chǎn)生了，并且已經(jīng)有不少研究者 做了相關(guān)的工作，并取得了明顯的進展。2010年到2011年間，H.Chen在巧ffect Of self-gener曰ted magnetic fields on fast electron be曰m divergence in solid targets", New J.PhyS. 12，063018(2010r 中和D Jung等人在％authier，S 丄e Pape，J. R. Rygg，and R. aiepherd，Rev. Sci . Instrum. 81，10D314(201〇r相繼提出將入射小孔改成狹縫的設(shè)想， 并對穿過狹縫的質(zhì)子進行了相關(guān)的分析和研究。2013,鄭佚等人在"Rev. Sci . Ins化um. 82， 043301(2011)"中提出通過將小孔部分改為狹縫W及一排入射孔，不僅獲取了中央部分的 離子能譜，還獲得了偏離中屯、部分的離子能譜，進而獲得一維離子空間角分布的信息。
[0010] 然而，一維入射孔排列對于質(zhì)子信號的角分布探測仍然有一定的局限性。為了更 好地反映質(zhì)子的空間角分布特性，并且不失湯姆遜譜儀解析能譜的特性，本申請在原有的 基礎(chǔ)上設(shè)計了二維角分布質(zhì)子譜儀。與一維寬角質(zhì)子譜儀相比，二維角分布質(zhì)子譜儀能夠 探測到整個平面內(nèi)質(zhì)子在不同空間位置的質(zhì)子能譜，從而給出更為直觀的質(zhì)子空間分布信 息。相比其它正離子，質(zhì)子質(zhì)量最小，最容易被加速，且數(shù)量遠大于其它離子，因此本發(fā)明改 進得到的譜儀探測的信號為質(zhì)子信號。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種二維角分布質(zhì)子譜儀。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種二維角分布質(zhì)子譜儀，包括依次設(shè)置的質(zhì)子篩選裝置、電 磁場裝置W及質(zhì)子探測裝置，質(zhì)子篩選裝置包括二維點陣結(jié)構(gòu)的入射孔陣列。
[0013] 優(yōu)選地，電磁場裝置包括平行磁鐵，平行磁鐵所產(chǎn)生磁場的磁場方向與入射孔陣 列的法向方向相互垂直。
[0014] 優(yōu)選地，入射質(zhì)子從所述入射孔陣列進入所述磁場后，在磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 由質(zhì)子探測裝置探測質(zhì)子并測得質(zhì)子的能譜和二維空間分布信息。
[0015] 優(yōu)選地，在質(zhì)子篩選裝置與質(zhì)子探測裝置之間不施加電場。
[0016] 優(yōu)選地，入射針孔陣列繞軸旋轉(zhuǎn)的角度0為15%其中，所述角度0是水平方向與入 射孔陣列的行方向或者列方向之間的夾角。
[0017] 優(yōu)選地，入射孔陣列中入射孔直徑為0.25mm，兩個相鄰的入射孔間距為2mm，總共 包含11行*11列個入射孔。
[001引優(yōu)選地，平行磁鐵之間的間隙為40mm，所述磁場中屯、處的磁感應(yīng)強度為0.26特斯 拉，所述入射孔陣列與金屬祀上打祀點的距離為60mm，平行磁鐵的延伸距離為50mm。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0020] 本發(fā)明通過將傳統(tǒng)譜儀的質(zhì)子篩選裝置中的單個入射孔改進成具有空間點陣結(jié) 構(gòu)的入射孔陣列，通過探測二維點陣結(jié)構(gòu)的能譜，因而能夠在測得質(zhì)子能譜的同時給出直 觀的質(zhì)子空間分布信息，從而大大提高獲取質(zhì)子束信息的能力。
【附圖說明】
[0021] 通過閱讀參照W下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0022] 圖1為二維角分布質(zhì)子譜儀的俯面結(jié)構(gòu)圖。
[0023] 圖2為坐標軸定義方向。
[0024] 圖3為入射孔陣列示意圖。
[00巧]圖4為GPT模擬的結(jié)果。
[0026] 圖5為質(zhì)子能譜的樹狀結(jié)構(gòu)圖，每一層表示某一能量下質(zhì)子的空間分布。
[0027] 圖6為通過圖5而得到的結(jié)果，表示質(zhì)子的最大能量分布。
[00%]圖7為通過圖5而得到的結(jié)果，表示質(zhì)子的數(shù)密度分布。
[0029] 圖中；
[0030] 1-金屬革己
[0031] 2-質(zhì)子束
[0032] 3-入射孔陣列
[0033] 4-平行磁鐵
[0034] 5-成像板 IP
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。W下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變化和改進。運些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0036] 同湯姆遜譜儀和一維寬角質(zhì)子譜儀一樣，二維角分布質(zhì)子譜儀包括質(zhì)子篩選裝 置、電磁場裝置W及質(zhì)子探測裝置。區(qū)別在于，二維角分布質(zhì)子譜儀的質(zhì)子篩選裝置不采用 單個入射孔，而是采用二維點陣結(jié)構(gòu)的入射孔陣列。鑒于二維角分布質(zhì)子譜儀為初次使用， 設(shè)計時采用最簡單的平行磁鐵模式，沒有加電場，因此高Z離子信號和質(zhì)子信號將重合在一 起。
[0037] 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明提供的一種二維角分布質(zhì)子譜儀，包括依次設(shè)置的質(zhì)子篩 選裝置、電磁場裝置W及質(zhì)子探測裝置，質(zhì)子篩選裝置包括二維點陣結(jié)構(gòu)的入射孔陣列。電 磁場裝置包括平行磁鐵，平行磁鐵所產(chǎn)生磁場的磁場方向與入射孔陣列的法向方向相互垂 直。入射質(zhì)子從所述入射孔陣列進入所述磁場后，在磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由質(zhì)子探測裝 置探測質(zhì)子并測得質(zhì)子的能譜和二維空間分布信息。在質(zhì)子篩選裝置與質(zhì)子探測裝置之間 不施加電場。入射孔陣列繞圓屯、旋轉(zhuǎn)的角度e為15°。平行磁鐵之間的間隙為40mm，所述磁場 中屯、處的磁感應(yīng)強度為0.26特斯拉，所述入射孔陣列與金屬祀上打祀點的距離為60mm，平 行磁鐵的延伸距離為50mm，相鄰入射孔之間的間距為2mm，。
[0038] 其中，由于質(zhì)子探測裝置中的成像板（IP，Image Plate)對質(zhì)子信號非常敏感，本 申請選用成像板IP作為探測質(zhì)子的診斷方式。然而，成像板IP只能單次測量信號，為了提高 實驗效率，本申請設(shè)計了成像板IP傳動裝置。12片成像板IP固定在一個可W前后滑動的金 屬框架上，框架前方開了一個寬約5mm的卡槽，成像板IP可W從卡槽里面掉落。當采集到信 號后，成像板IP在電控平移臺的推動下從前方的卡槽落下，進入IP捜集腔。捜集腔的前方裝 有一片厚度為Icm的侶板，用來屏蔽實驗中的高能電子或伽馬射線對IP的信號干擾。一旦前 一片IP掉落后，后一片IP就剛好在之前IP所處的位置，可W直接打下一發(fā)次，直到所有的12 片IP都從卡槽內(nèi)掉落為止。運樣，抽一次真空就可W打12發(fā)次，大大增加了實驗的效率。
[0039] 二維角分布質(zhì)子譜儀的主體部分由磁場區(qū)域中的兩塊50mmX IOOmmX IOmm的欽鐵 棚磁鐵組成，磁場方向垂直于質(zhì)子入射方向。為了增大質(zhì)子的接收角度，同時又要保證磁場 的強度，本申請將磁鐵間隙設(shè)定為40mm，場中屯、處的磁感應(yīng)強度為0.26特斯拉。質(zhì)子篩選裝 置中的入射孔距離打祀點60mm，質(zhì)子穿過入射孔之后進入磁場區(qū)域，受到洛倫茲力而向上 偏轉(zhuǎn)，最終被成像板IP接收。如圖1、圖2所示，磁場的橫向區(qū)域為50mm，成像板IP距離磁鐵邊 緣225mm。
[0040] 圖1中，B表示中屯、磁場強度山表示打祀點到入射孔陣列的距離，L2表示磁場區(qū)域 寬度(平行磁鐵的延伸距離），D表示平行磁鐵中的磁鐵邊緣到探測屏的距離，Gap表示平行 磁鐵之間的間距;B = 0.26T; 1^1 = 60mm; L2 = 50mm;D = 225mm;Gap = 40mm。圖2中，定義X方向為 磁鐵N級指向S級方向，y方向為豎直向下，Z方向為質(zhì)子垂直進入磁場的方向。
[0041] -般的，湯姆遜譜儀得到的實驗結(jié)果是一個零點和一條譜線。二維角分布質(zhì)子譜 儀的結(jié)果將會是二維點陣結(jié)構(gòu)的零點和譜線，不同入射孔得到的譜線會有所不同，反映的 是運個空間位置處質(zhì)子能譜特性。如果將入射孔陣列豎直放置，不同入射孔的譜線將相互 重疊。為了顯示每個入射孔所展開的能譜，需要將入射孔陣列繞圓屯、旋轉(zhuǎn)一個適當?shù)慕嵌龋?如圖3所示。在本實驗中旋轉(zhuǎn)角度0為15°。在圖3示出的11*11入射孔陣列中，入射孔的直徑 為250um，通過化學刻蝕的方法制成。入射孔之間的間距為2mm。入射孔陣列的圓片材質(zhì)為 304不誘鋼，厚度為200皿。
[0042] 然而，由于磁鐵的間距較大，為了提高計算準確度必須考慮邊緣效應(yīng)。當質(zhì)子斜入 射磁場時，主要受到X方向的磁場力，同時也會受到y(tǒng)和Z方向的磁場力。因此，我們需要對磁 場空間內(nèi)的每個點=維的磁場分量分別進行測量。由于需要獲取空間各個點的=維磁場分 量，每個點都用特斯拉計測量需要特殊的磁場測量儀器，且需要花費較長的時間，實驗室目 前并不具備運樣的條件。因此我們選用測量和模擬相結(jié)合的方法，即先測量磁場x、y、z =條 坐標軸上的磁場強度，然后根據(jù)軸上實際測量的值代入Radia軟件，用Radia軟件模擬相似 的平行磁場，最后給出空間每個點的磁場=個分量。實測數(shù)據(jù)和模擬值的誤差小于1%。
[0043] 當質(zhì)子垂直進入磁場后，在不加電場的情況下質(zhì)子的徑跡為一條直線。但對二維 寬角質(zhì)子譜儀而言，大量的質(zhì)子穿過入射孔后是斜入射磁場的，而且磁場不均勻，質(zhì)子在IP 上的徑跡是否還是直線便不得而知，需要通過模擬才能確標定。對此，我們用GPT(General padicle化acers)模擬程序?qū)Υ┻^入射孔、穿過磁場的粒子進行了模擬。GPT是一款基于 龍格庫塔算法的質(zhì)子追蹤模擬程序，能夠有效地考慮粒子斜入射=維磁場后產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn) 量。在我們的實驗情況下，具體的模擬參數(shù)為：
[0044] 1、質(zhì)子束：1E7個質(zhì)子，能量在1到5個MeV之間呈麥克斯韋分布，在20°的發(fā)散角內(nèi) 均勻分布。
[0045] 2、中性粒子數(shù)目：1E6個高能光子。強激光與金屬祀相互作用時會產(chǎn)生大量的X射 線，由于不受洛倫茲力的作用，X射線穿過磁場時沿著直線傳播。在探測屏上產(chǎn)生零點信號。 設(shè)置光子的目的主要就是用來確定零點的位置。
[0046] 3、磁場:按照磁場模擬軟件Radia給出的S維磁場結(jié)果進行運算。
[0047]需要指出的是，TNSA加速的質(zhì)子在發(fā)散角內(nèi)并非均勻發(fā)散，高能質(zhì)子的發(fā)散角相 比低能質(zhì)子的發(fā)散角要小得多。由于發(fā)散角與能量的對應(yīng)關(guān)系同激光對比度、祀的尺寸、厚 度等參數(shù)均有關(guān)系且較為復(fù)雜，GPT模擬還無法做到精確考慮運一效應(yīng)。因此，此次模擬結(jié) 果暫且假定質(zhì)子在20°的發(fā)散角內(nèi)均勻分布，即確保所有的入射孔都有1~5MeV的質(zhì)子穿 過，如圖4所示。通過GPT模擬結(jié)果，我們確定了 W下兩點：
[004引第一：入射孔陣列繞圓屯、旋轉(zhuǎn)15°之后，每個入射孔都會產(chǎn)生一個原點和一條譜 線，不同的譜線完全可W錯開，譜線和相鄰的零點也不會相互重疊。運就表明，將入射孔陣 列旋轉(zhuǎn)15°，對每條譜線分別解析是完全可行的。
[0049] 第二：當不同能量的質(zhì)子斜入射磁場后，同時考慮到磁場的邊緣效應(yīng)，質(zhì)子在探測 屏上的徑跡依舊呈直線，分析數(shù)據(jù)同湯姆遜譜儀一樣即可。
[0050] 通過GPT模擬，我們發(fā)現(xiàn)雖然質(zhì)子的能量范圍一樣，但不同入射孔所對應(yīng)譜線長度 并不一致。運個結(jié)果是合理的，因為每一個小孔對應(yīng)于一個特定的質(zhì)子傳輸方向，邊緣處的 入射孔對應(yīng)的質(zhì)子是斜入射磁場的，斜入射的質(zhì)子運動區(qū)域更靠近磁鐵，區(qū)域內(nèi)磁場更強， 偏轉(zhuǎn)量理應(yīng)更大。
[0051] 在一個具體地實驗中，二維角分布質(zhì)子譜儀放于打祀點后6cm處。11*11個入射孔 陣列對應(yīng)2cm*2cm的探測區(qū)域，獲得的質(zhì)子收集角為20°。實驗時采用20cm*12cm的SR型IP板 探測質(zhì)子信號。IP外包有一層15um厚的侶錐，能夠攔截能量低于IMeV的質(zhì)子W及散射光等 噪音信號。
[0052] 通過IP讀數(shù)儀掃描得出的探測數(shù)據(jù)中，每個入射孔的探測信號由一個零點和一條 譜線組成。零點信號對應(yīng)于X射線，X射線不帶電，穿過入射孔后在磁場區(qū)域內(nèi)W直線傳播， 因此零點相當于入射孔在IP板上的等比例放大;長條譜線由W-定能譜分布的質(zhì)子組成， 譜線最上方的質(zhì)子對應(yīng)的能量為IMeV,能量小于IMeV的質(zhì)子將被IP外層的15um侶錐所屏 蔽。
[0053] 通過對二維寬角分辨譜儀的點陣進行能譜分析，可W獲得反映了質(zhì)子信號的樹狀 結(jié)構(gòu)圖，如圖5所示。在二維寬角分辨譜儀的樹狀結(jié)構(gòu)圖中含有對應(yīng)不同質(zhì)子能量的多層截 圖，質(zhì)子能量范圍為IMeV至3MeV，能量間隔為0.2MeV。每一層的截圖表示處于特定能量下的 質(zhì)子數(shù)目空間分布情況。位于IMeV處的質(zhì)子數(shù)量最多，質(zhì)子的發(fā)散角也最大。而隨著能量的 升高，每一截層上質(zhì)子的數(shù)量逐漸減弱，發(fā)散角也逐漸減小，整個形狀如同一顆圣誕樹。質(zhì) 子的最大能量為2.7MeV，也就是說2.6MeV運一截層仍舊有質(zhì)子，但數(shù)量較少）。通過樹狀結(jié) 構(gòu)圖得出的質(zhì)子能量與發(fā)散角的對應(yīng)關(guān)系同K. Zei 1的實驗結(jié)果（見"sauerbrey&u. SC虹amm et al.Na1:ure Communications|DoI:10.1038/ncommsl883")十分類似。
[0054] RCF的結(jié)果直觀明了，并且對質(zhì)子信號相對比較敏感。樹狀圖和RCF疊層類似，可W 反映質(zhì)子的角分布信息。同RCF相比，樹狀圖優(yōu)勢和劣勢都非常明顯。
[0055] 優(yōu)勢在于:樹狀圖的能量間隔可W由程序自由設(shè)置。例如0.2MeV甚至更小，無論質(zhì) 子能量多高總能清晰地呈現(xiàn)在某一能量下的質(zhì)子空間分布圖。而RCF擁有一定的厚度，其能 量間隔由RCF的厚度而定，且間隔很大。例如，常用的MD-V2型RCF第一層截止能量有1.2MeV， 第二層的截止能量達到3.2MeV。就本實驗結(jié)果而言，質(zhì)子的最高能量為2.7MeV，運一發(fā)次若 用RCF進行探測，在堆層上將只有一層信號。而通過二維寬角質(zhì)子譜儀則可W獲得清晰的層 疊效果。劣勢在于，RCF通過掃描可W獲取更高的圖像分辨率，而二維寬角分辨縛儀獲得的 能譜樹狀圖是基于二維離散的入射孔點陣獲取的信息，然后利用二維離散的信號作過渡處 理，直觀度雖好但精度卻不及RCF。為了提高探測精度需要將入射孔做的更密。
[0056] 如果我們將樹狀圖的最外層包絡(luò)截取出來，便可得到質(zhì)子的最大能量分布圖，如 圖6所示。質(zhì)子最大能量為2.7MeV，而四周質(zhì)子的最高能量則下降到2.2MeV左右，運一變化 趨勢與TNSA加速機制下質(zhì)子能量越高發(fā)散角越小的規(guī)律相符。理想情況下，最大能量的質(zhì) 子應(yīng)當位于祀后法線方向中屯、處，而測得質(zhì)子位于中屯、位置偏上方。偏離中屯、的原因在于 祀表面的平整度不夠，激光和金屬祀相互作用時，祀后法線方向并不水平，而是微微向上偏 一個小角度所致。同樣，如果對每個入射孔測得的質(zhì)子能譜進行積分，便可得到質(zhì)子束的密 度分布圖。質(zhì)子數(shù)密度呈現(xiàn)中間高四邊低的趨勢，表明更多的質(zhì)子集中在較小的發(fā)散角之 內(nèi)。
[0057] 因此，二維角分布質(zhì)子譜儀和RCF都能探測質(zhì)子角分布信息，各有各的優(yōu)勢，實驗 時可W相輔相成。特別地，當質(zhì)子能量較低時（例如質(zhì)子能量低于3MeV，在RCF疊層上只有一 層信號），樹狀結(jié)構(gòu)圖更能直觀地給出質(zhì)子能量的結(jié)果。
[0058] W上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，運并不影 響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可W任意相 互組合。
【主權(quán)項】
1. 一種二維角分布質(zhì)子譜儀，包括依次設(shè)置的質(zhì)子篩選裝置、電磁場裝置以及質(zhì)子探 測裝置，其特征在于，質(zhì)子篩選裝置包括二維點陣結(jié)構(gòu)的入射孔陣列。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維角分布質(zhì)子譜儀，其特征在于，電磁場裝置包括平行磁 鐵，平行磁鐵所產(chǎn)生磁場的磁場方向與入射孔陣列的法向方向相互垂直。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維角分布質(zhì)子譜儀，其特征在于，入射質(zhì)子從所述入射孔陣 列進入所述磁場后，在磁場的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由質(zhì)子探測裝置探測質(zhì)子并測得質(zhì)子的能 譜和二維空間分布信息。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維角分布質(zhì)子譜儀，其特征在于，在質(zhì)子篩選裝置與質(zhì)子探 測裝置之間不施加電場。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維角分布質(zhì)子譜儀，其特征在于，入射孔陣列繞圓心旋轉(zhuǎn)的 角度Θ為15°，其中，所述角度Θ是水平方向與入射孔陣列的行方向或者列方向之間的夾角。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維角分布質(zhì)子譜儀，其特征在于，入射孔陣列中入射孔直徑 為0.25mm，兩個相鄰的入射孔間距為2mm，總共包含11行*11列個入射孔。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維角分布質(zhì)子譜儀，其特征在于，平行磁鐵之間的間隙為 40mm，所述磁場中心處的磁感應(yīng)強度為0.26特斯拉，所述入射孔陣列與金屬祀上打祀點的 距離為60mm，平行磁鐵的延伸距離為50mm。
【文檔編號】H01J49/26GK105826158SQ201610329467
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】楊骕, 遠曉輝, 方遠 , 葛緒雷, 魏文青, 鄧彥卿, 高健, 劉峰, 盛政明, 張 杰
【申請人】上海交通大學