Analizator elektrostatyczny

Analizator elektrostatyczny lub ESA to instrument używany w optyce jonowej , który wykorzystuje pole elektryczne , aby umożliwić przejście tylko tych jonów lub elektronów , które mają określoną energię właściwą . Zwykle skupia również te cząsteczki (koncentruje je) na mniejszym obszarze. ESA są zwykle używane jako elementy oprzyrządowania kosmicznego, aby ograniczyć zakres energii skanowania (czucia), a tym samym również zakres cząstek przeznaczonych do wykrywania i pomiarów naukowych. Najbliższym analogiem w optyce fotonowej jest filtr .

Radialny analizator cylindryczny

Analizatory elektrostatyczne projektowane są w różnych konfiguracjach. Prostą wersją jest radialny analizator cylindryczny, który składa się z dwóch zakrzywionych równoległych płytek o różnych potencjałach. Jony lub elektrony wchodzą do analizatora z jednej strony i albo przechodzą przez drugi koniec, albo zderzają się ze ściankami analizatora, w zależności od ich energii początkowej. W tego typu analizatorach tylko promieniowa prędkości naładowanej cząstki jest zmieniana przez ESA, ponieważ potencjał na płytkach zmienia się tylko w kierunku promieniowym, jeśli weźmie się pod uwagę geometrię we współrzędnych cylindrycznych. Równanie Poissona można następnie wykorzystać do obliczenia wielkości pola elektrycznego skierowanego promieniowo do wewnątrz. Wypadkowa siła skierowana do wewnątrz, generowana przez to pole elektryczne, spowoduje zakrzywienie trajektorii cząstek w jednolitym ruchu okrężnym. W zależności od energii początkowej (prędkości), tylko niektóre cząstki będą miały „właściwy” ruch, aby opuścić analizator, śledząc jego strukturę fizyczną, podczas gdy inne zderzą się ze ścianami instrumentu. Oprócz energii kąt wejścia wpłynie również na czas przelotu cząstek przez analizator, a także kąt wyjścia. W praktyce płytki są zwykle naładowane przeciwnie i mają bardzo wysokie potencjały. Ponadto wewnętrzna powierzchnia analizatora, zwykle wykonana z aluminium do misji kosmicznych, jest czasami pokryta czarnym chromem lub nawet ebonolem C , aby pochłaniać rozproszone światło, zamiast pozwalać mu się odbijać.

Cylindryczny analizator energii pola czołowego

Cylindryczny analizator energii Face-Field to zupełnie nowa klasa elektrostatycznych cylindrycznych analizatorów energii. Wykorzystuje cylindryczne pole ograniczone przez koncentryczne elektrody cylindryczne i dwie płaskie elektrody prostopadłe do osi symetrii. Elektroda wewnętrzna jest zwykle połączona z elektrodami płaskimi, a elektroda zewnętrzna, która jest izolowana elektrycznie, ma potencjał elektryczny, który może być stały lub zmienny. (Potencjał jest ujemny (-) dla wiązki elektronów i dodatni (+) dla wiązki jonów dodatnich). granice płaskiej powierzchni; mianowicie może osiągnąć bardzo wysoką rozdzielczość energetyczną dla wiązki przechodzącej przez okienko wejściowe w jednej z elektrod twarzowych. Ta nowa klasa analizatorów może być używana w różnych zastosowaniach. Wykonuje teledetekcję, taką jak pomiar przepływu naładowanych cząstek w przestrzeni; np. spektroskopia elektronów skaningowych/spektroskopia elektronów Augera do analizy dużych obiektów.

ESA są zwykle projektowane i analizowane przy użyciu gotowego pakietu oprogramowania do symulacji optyki jonowej, takiego jak SimIon , który obejmuje możliwość przeprowadzania symulacji Monte Carlo na znanych cząstkach testowych, zapewniając w ten sposób projektantowi lepsze zrozumienie charakterystyk odpowiedzi samego analizatora.

Zastosowanie w oprzyrządowaniu kosmicznym

Przykłady instrumentów kosmicznych lub misji wykorzystujących analizatory elektrostatyczne:

Zobacz też

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electrostatic_analyzer&oldid=1131503083 ”