用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪

摘要

本发明公开了一种用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，包括磁场腔体和感光组件，所述磁场腔体的至少两个相邻的侧壁分别设有开口，开口位于与所述入射孔所在侧壁相邻或相对的侧壁上，每组所述感光组件分别经所述开口插入磁场腔体；感光组件由成像板和与所述成像板相连的支撑板组成，所述感光组件插入磁场腔体后，所述成像板、所述磁场腔体的侧壁以及磁场腔体的上盖形成封闭空间；本发明的电子能量检测范围显著增大，仪器的体积和重量显著减小，磁场均匀性和检测准确性显著提高。

权利要求

1.一种用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，包括磁场腔体和感光组件，所述磁场腔体的相对的两个侧壁上分别设置有入射孔零件插入孔和准直孔，其特征在于：所述磁场腔体的至少两个相邻的侧壁分别设有开口，所述开口位于与所述入射孔零件插入孔所在侧壁相邻或相对的侧壁上，每组所述感光组件分别经所述开口插入磁场腔体；

所述感光组件由成像板和与所述成像板相连的支撑板组成，所述感光组件插入磁场腔体后，所述成像板、所述磁场腔体的侧壁以及磁场腔体的上盖形成封闭空间；

所述入射孔零件的材料为具有磁屏蔽效应的铁磁性材料；

所述成像板由外层、氟卤化钡层、聚酯支持层组成。

2.根据权利要求1所述的用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，其特征在于：所述磁场腔体的三个相邻的侧壁分别设有开口，相应设置有三组感光组件，三块所述成像板、所述磁场腔体的侧壁以及磁场腔体的上盖形成封闭空间。

3.根据权利要求1或2所述的用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，其特征在于：所述支撑板末端设置有限位结构。

说明书

用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪

技术领域

[0001] 本发明涉及一种测试装置，尤其涉及一种用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪。

背景技术

[0002] 对于超热电子能谱的测量，目前一般采用电子磁谱仪。现有的用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，其结构如图1所示，包括磁场腔体和感光组件，所述磁场腔体的相对的两个侧壁上分别设置有入射孔零件插入孔11和准直孔12，磁场腔体外壳1、外壳上盖2、底部磁体组3、顶部磁体4组组成，整个磁场腔体呈长方体或正方体状，在入射孔12所在的侧壁开设一个与感光组件相等大小的窗口14，以放置感光组件，感光组件包括成像板5和用于装卸成像板5的活动块15，对于磁场均匀区135 mm × 90 mm、磁场强度10000 Gs的磁场腔体，需要的尺寸为240 mm × 230 mm × 115 mm，而窗口14的尺寸为10 mm × 120 mm，由于这种设备内部磁场的磁感应强度较高，窗口14处会引起严重漏磁，从而导致磁场腔体内部磁场的均匀性较差，进而影响测量的精确度，为保证磁场中心磁感应强度的均匀性，需增加腔体壁厚以增强磁屏蔽效应，从而导致电子磁谱仪尺寸、重量的大幅增加，由于用于超热电子能谱测量的电子磁谱仪，要与其他所有实验设备一起放到一个大罐子里（一般称之为真空靶室），对真空靶室抽真空再进行实验，真空靶室里的空间及其承重能力是非常有限的，所以电子磁谱仪的小型化、轻量化非常重要。并且，现有的这种电子磁谱仪为了减少漏磁，只开一个窗口14放置感光组件，其检测范围也非常小。

发明内容

[0003] 本发明的目的就在于提供一种解决上述问题，磁场区域均匀性好、小巧轻便、检测范围大的用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0005] 一种用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，包括磁场腔体和感光组件，所述磁场腔体的相对的两个侧壁上分别设置有入射孔和准直孔，

[0006] 所述磁场腔体的至少两个相邻的侧壁分别设有开口，所述开口位于与所述入射孔所在侧壁相邻或相对的侧壁上，每组所述感光组件分别经所述开口插入磁场腔体；

[0007] 所述感光组件由成像板和与所述成像板相连的支撑板组成，所述感光组件插入磁场腔体后，所述成像板、所述磁场腔体的侧壁以及磁场腔体的上盖形成封闭空间。

[0008] 作为优选的技术方案：所述磁场腔体的三个相邻的侧壁分别设有开口，相应设置有三组感光组件，三块所述成像板、所述磁场腔体的侧壁以及磁场腔体的上盖形成封闭空间。

[0009] 作为进一步优选的技术方案：所述支撑板末端设置有限位结构。限位结构可以限定感光组件插入深度以及保持感光组件垂直插入；

[0010] 其中，成像板(imageplate，简称IP板)，一般由外层、氟卤化钡层、聚酯支持层组成，支撑板材料为抗磁性的金属或塑料。

[0011] 本发明的磁场腔体整体结构仍然由外壳、外壳上盖、底部磁体组、顶部磁体组组成，外壳、外壳上盖材料为具有磁屏蔽效应的铁磁性材料，磁场腔体没有开口的侧壁设有入射孔零件插入孔，与之相对的侧壁设有与入射孔零件插入孔同轴的准直孔；

[0012] 还设置有与入射孔对应的用于插入入射孔的入射孔零件，入射孔零件材料为具有磁屏蔽效应的铁磁性材料。

[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于：外壳上的开口面积小，有效地减少了漏磁，提升了外壳的磁屏蔽效果；在保证磁场中心磁感应强度的均匀性的情况下，外壳厚度比现有同类设备大幅减小；对于设计磁感应强度越强的此类设备，外壳厚度的降低越显著，由此减小了设备的整体外观尺寸和重量；由于此类设备通常使用在空间有限的真空靶室中，尺寸和重量的减小十分有利于设备的安装和人工搬运。

[0014] 使用三组感光组件对磁感应强度均匀区形成三面包围，可以接收通过磁感应强度均匀区三条边界的电子，显著增大了电子能量检测范围。

附图说明

[0015] 图1为现有技术的结构示意图；

[0016] 图2为本发明实施例的结构示意图；

[0017] 图3为图2的爆炸视图；

[0018] 图4为图2的A-A剖视图；

[0019] 图5为磁场腔体的结构示意图；

[0020] 图6为图5的B-B剖视图；

[0021] 图7为本发明的使用方式示意图。

[0022] 图中：1、外壳；2、外壳上盖；3、底部磁体组；4、顶部磁体组；5、成像板；6、支撑板；7、限位结构；8、入射孔零件；9、入射孔；10、开口；11、入射孔零件插入孔；12、准直孔；13、电子轨迹示意；14、窗口；15、活动块。

具体实施方式

[0023] 下面将结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

[0024] 实施例：

[0025] 参见图2-7所示，

[0026] 本实施例以设置三组感光组件为例，

[0027] 一种用于测量超热电子能谱的电子磁谱仪，包括磁场腔体和感光组件；

[0028] 磁场腔体由外壳1、外壳上盖2、底部磁体组3、顶部磁体组4组成，外壳1、外壳上盖2材料为具有磁屏蔽效应的铁磁性材料，将底部磁体组3、顶部磁体组4分别粘合在外壳1、外壳上盖2内部，然后将外壳上盖2盖在外壳1上并将二者粘合，装配成一个磁场腔体整体，整体呈长方体，使用过程中不再拆开；

[0029] 磁场腔体装配完成后，在底部磁体组3、顶部磁体组4之间会形成磁场，在远离磁场腔体四个侧壁的中心区域，磁感应强度较为均匀，将用作电子偏转；

[0030] 磁场腔体相对的两个侧壁分别设置有入射孔零件插入孔11和准直孔12，入射孔零件插入孔11和准直孔12同轴；

[0031] 还设置有与入射孔零件插入孔11对应的用于插入入射孔零件插入孔11的入射孔零件8，入射孔零件8的材料为具有磁屏蔽效应的铁磁性材料，

[0032] 在磁场腔体的没有设置入射孔零件插入孔11的三个侧壁开设分别开设有一个开口10，本实施例的磁场均匀区135 mm × 90 mm、磁场强度10000 Gs的磁场腔体，磁场腔体尺寸为200 mm × 180 mm × 105 mm，开口10的尺寸为10 mm × 3.5 mm

[0033] 将成像板5贴在支撑板6上组成感光组件，然后插入开口10，支撑板6末端的限位结构7能限定感光组件插入深度以及保持感光组件垂直插入，插入的三组感光组件对磁感应强度均匀区形成三面包围，从而使成像板5、磁场腔体的侧壁以及顶部磁体组4形成封闭空间，磁场腔体没有开口10的侧壁设有入射孔零件插入孔11，与之相对的侧壁设有与入射孔零件插入孔11同轴的准直孔12，入射孔零件8与入射孔零件插入孔11连接，入射孔零件8中心设置入射孔9；

[0034] 使用时首先根据需要选择具有合适入射孔9孔径的入射孔零件8，将其与入射孔零件插入孔11连接，利用准直孔12对通过入射孔9的入射源进行校正，使其沿入射孔9轴向射入磁场腔体，然后将三组感光组件插入开口10，使限位结构7与磁场腔体侧面紧密贴合，电子由入射孔9射入，由于入射孔零件8的磁屏蔽效应，电子在入射孔9内不受磁场作用，保持直线运动。电子离开入射孔9后进入磁感应强度均匀区，受洛伦兹力而做圆周运动，能量越大的电子其圆周运动半径越大，如电子轨迹示意13，电子最终被成像板5接收，根据电子在成像板5上的位置分布可获得电子能谱。

[0035] 采用本实施例的上述结构的电子磁谱仪，与图1所示的现有技术电子磁谱仪相比，本实施例的结构具有以下优点：

[0036] （1）检测范围显著增大，比如

[0037] 在磁场均匀区大小相等的情况下，电子能量检测范围能增加若干倍，具体的：

[0038] 1）磁场均匀区100 mm × 50 mm、磁场强度100 Gs的磁场腔体，现有技术的方案能检测0.2×103 eV～21.5×103 eV，本实施例的方案能检测0.2×103 eV～305×103 eV；两组感光组件能检测 0.2×103 eV～123×103 eV；可见检测范围能增加10倍以上；

[0039] 2）磁场均匀区100 mm × 50 mm、磁场强度1000 Gs的磁场腔体，现有技术的方案能检测2×104 eV～1.07×106 eV，本实施例的方案能检测2×104 eV～5.88×106 eV；两组感光组件能检测 2×104 eV～3.27×106 eV；检测范围能增加近10倍；

[0040] （2）体积和重量显著降低，比如：

[0041] 磁场均匀区135 mm × 90 mm、磁场强度10000 Gs的磁场腔体，本实施例的方案下，整个外型尺寸200 mm × 180 mm × 105 mm，腔体壁厚20 mm，总重量28.1 kg；如果按现有技术的方案，腔体壁厚增加约6mm，整个外型尺寸增加到240 mm × 230 mm × 115 mm，总重增加到50 kg以上，甚至无法在真空靶室中使用；

[0042] （3）磁场均匀性好

[0043] 由于腔体漏磁少，所以能使内部磁场有很好的均匀性，这对该仪器测量的准确性也是非常重要的。

[0044] 100Gs腔体：现有技术误差范围100±3Gs，本实施例误差范围100±1Gs；

[0045] 1000Gs腔体：现有技术误差范围1000±50Gs，本实施例误差范围1000±30Gs；

[0046] 10000Gs腔体：现有技术误差范围10000±260Gs，本实施例误差范围10000±160Gs；

[0047] 可见本发明的电子磁谱仪，在磁场均匀性方面也大大改进，误差范围明显减小。