DE3627449A1

DE3627449A1 - Multi-channel atomic particle analyser

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Publication number: DE3627449A1
Application number: DE19863627449
Authority: DE
Inventors: Evgenij Lvovic Berezovskij; Aleksandr Borisovic Izvozcikov; Anatolij Iosifovic Kisljakov; Michail Petrovic Petrov; Sergei Jakovlevic Petrov
Original assignee: FIZ TEKH INST IOFFE
Current assignee: FIZ TEKH INST IOFFE
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1988-02-25

Abstract

A multi-channel atomic particle analyser in whose housing (1), which is produced from electrically conductive material, an ionisation chamber (4) for atomic particles is accommodated. This ionisation chamber (4) is produced from electrically conductive material and has an electrical terminal (8) for connecting to a controllable voltage source (9) as well as having an electrical insulator (10) which insulates the ionisation chamber (4) from the housing (1) when a voltage is applied to it. A dispersion element (11) and a unit (12) of detectors for ions of different energies are arranged one behind the other in the beam path of the ion beam which is produced by the ionisation chamber (4). This dispersion element (11) deflects the ions in the beam from their original movement direction through an angle which is dependent on the ion energy. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur energetischen Analyse von durch ein Plasma emittierten Neutralteilchen und betrifft insbesondere einen Mehrkanal-Atomteilchen analysator, der im wesentlichen bei Anlagen zur Durchführung von Untersuchungen einer gesteuerten thermo nuklearen Kernfusion verwendet wird.The invention relates to devices for energetic Analysis of neutral particles emitted by a plasma and is particularly concerned with a multi-channel atomic particle analyzer, which is mainly used in systems for Conducting investigations of a controlled thermo nuclear fusion is used.

Die Analyse des Energiespektrums von aus einem thermonuklearen Plasma herausfliegenden Neutralatomen stellt ein Hauptverfahren zur Untersuchung von Plasmaionenparametern dar.Analysis of the energy spectrum from a thermonuclear Plasma flying out neutral atoms Main procedure for the investigation of plasma ion parameters represents.

So ist ein Einkanal-Atomanalysator (s. Afrosimov V.V., Gladkovski I.P., Gordeev J.S. et. al. "Zhurnal tekhniches- koi fiziki" (Zeitschrift für technische Physik), XXX, S. 1456, 1960) bekannt, der eine Ionisationskammer, in der die Atome durch ein Gas geschält werden, ein Dispergierungselement (Kondensator oder Elektromagnet), das die Ionen von der ursprüng lichen Richtung um einen von deren Energie abhängigen Winkel ablenkt, und einen Detektor umfaßt. Bei einer vorgegebenen Kondensatorspannung (Magnetisierungsstrom) treffen auf den Detektor Ionen bestimmter Energie auf. Zur Registrierung von Teilchen anderer Energie ist entweder die Spannung oder der Strom zu ändern. Die energetischen Meßpunkte können wahlfrei in Abhängigkeit von der Meßaufgabe angeordnet werden. Der Einsatz des beschriebenen Analysators zur Messung von Energiespektren macht die Durchführung von zeitraubenden Meßreihen erforderlich. Im Zusammenhang mit diesem natürlichen Weg der Entwicklung wurden Mehrkanal-Atomteilchen analysatoren geschaffen.For example, a single-channel atomic analyzer (see Afrosimov V.V., Gladkovski I.P., Gordeev J.S. et. al. "Zhurnal tekhniches- koi fiziki "(journal for technical physics), XXX, p. 1456, 1960), which is an ionization chamber in which the atoms peeled by a gas, a dispersing element (Capacitor or electromagnet) that the ions from the original direction by one depending on their energy Deflects angle, and includes a detector. At a given Hit capacitor voltage (magnetizing current) ions of certain energy on the detector. For registration of particles of other energy is either the tension or change the current. The energetic measuring points can can be arranged optionally depending on the measurement task. The use of the analyzer described for the measurement of energy spectra makes performing time consuming Series of measurements required. In connection with this natural Multi-channel atomic particles became the way of development analyzers created.

Es ist ein Mehrkanal-Atomteilchenanalysator (s. den SU-Urheberschein 4 27 275, Kl. G 01 n 27/62, bekanntgemacht am 26. 3. 75) bekannt, der ein Gehäuse aus elektrisch leitendem Werkstoff enthält, in dem eine aus elektrisch leitendem Werkstoff hergestellte Ionisationskammer mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung für Atomteilchen unter gebracht ist, die ein Ionenbündel erzeugt, in dessen Strahlengang ein die Ionen des Bündels von deren ursprünglicher Bewegungsrichtung um einen von der Ionenenergie abhängigen Winkel ablenkendes Dispergierungselement und eine Einheit von Detektoren für Ionen unterschiedlicher Energien hintereinander angeordnet sind.It is a multi-channel atomic particle analyzer (see the SU copyright certificate 4 27 275, class G 01 n 27/62, announced on March 26, 2005), which has a housing made of electrically conductive Contains material in which an electrically conductive Manufactured ionization chamber with a Inlet and an outlet for atomic particles under brought, which generates an ion bundle, in the Beam path on the ions of the bundle from their original Direction of movement by one dependent on the ion energy Angle deflecting dispersing element and one Unit of detectors for ions of different energies are arranged one behind the other.

Beim genannten Mehrkanalanalysator ist die Anordnung der energetischen Punkte in dem zu messenden Atomspektrum, d. h. die energetischen Auflösung, streng festgelegt und hängt nur von der gegenseitigen Anordnung der Detektoren innerhalb der Einheit von Detektoren ab. Dies bedeutet, daß sich der zur Lösung einer experimentellen Aufgabe geschaffene Mehrkanalanalysator für eine andere Aufgabe als ungeeignet erweist, die eine Anordnung der Punkte in dem zu messenden Energiespektrum mit kleineren (oder größeren) Abständen erfordert. Darüber hinaus ist der Energiebereich des Analysators durch Grenzspannungen oder -ströme beschränkt, die dem Dispergierungselement zugeführt werden können. Das Oben genannte ist für sämtliche Konstruktionen von Mehrkanalanalysatoren charakteristisch, die von einer Dispersion im elektrischen oder magnetischen Feld Gebrauch machen.The arrangement is for the multi-channel analyzer mentioned the energetic points in the atomic spectrum to be measured, d. H. the energetic resolution, strictly specified and depends only on the mutual arrangement of the detectors within the unit of detectors. This means that the one created to solve an experimental task Multi-channel analyzer unsuitable for another task proves that an arrangement of the points in the to be measured Energy spectrum with smaller (or larger) distances required. In addition, the energy range of the analyzer limited by limit voltages or currents that can be supplied to the dispersing element. The above is mentioned for all designs of multi-channel analyzers characteristic of a dispersion in the electric or magnetic field.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkanal- Atomteilchenanalysator zu schaffen, in dem die Sicherung der Ionenbeschleunigung oder -bremsung es gestattet, die energetische Auflösung zu regeln und den Energiebereich zu erweitern.The invention has for its object to provide a multi-channel To create atomic particle analyzer in which the fuse ion acceleration or deceleration allows regulate the energetic resolution and the energy range to expand.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei einem Mehrkanal-Atomteilchenanalysator, der ein Gehäuse aus elektrisch leitendem Werkstoff enthält, in dem eine aus elektrisch leitendem Werkstoff hergestellte Ionisationskammer mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung für Atomteilchen untergebracht ist, die ein Ionenbündel erzeugt, in dessen Strahlengang ein die Ionen des Bündels von deren ursprünglicher Bewegungsrichtung um einen von der Ionenenergie abhängigen Winkel ablenkendes Dispergierungselement und eine Einheit von Detektoren für Ionen unterschiedlicher Energien hintereinander angeordnet sind, gemäß der Erfindung die Ionisationskammer mit einem elektrischen Anschluß zur Verbindung mit einer regelbaren Spannungsquelle und einem die Ionisationskammer gegen das Gehäuse beim Anlegen einer Spannung an diese isolierenden elektrischen Isolator versehen ist.The task is solved in that at one Multi-channel atomic particle analyzer made up of a housing contains electrically conductive material in which one of Ionization chamber made of electrically conductive material with an inlet and an outlet for Atomic particle is housed, which creates an ion beam, in the beam path the ions of the bundle of their original direction of movement by one of the ion energy dependent angle deflecting dispersing element and a unit of detectors for different ions Energies are arranged in series, according to the invention the ionization chamber with an electrical connection for connection to an adjustable voltage source and one the ionization chamber against the housing when putting on a voltage across this insulating electrical insulator is provided.

Es ist zweckmäßig, daß der Mehrkanalanalysator zusätzlich ein zwischen der Ionisationskammer und dem Dispergierungs element angeordnetes Korrektionsmittel für das die Ionen eines beim Anlegen der Spannung an die Ionisationskammer entstehenden Bündels entfokussierende elektrische Feld aufweist.It is appropriate that the multi-channel analyzer in addition one between the ionization chamber and the dispersion element arranged correction means for the Ions one when voltage is applied to the ionization chamber emerging bundle of defocusing electric field having.

Zweckmäßig ist es auch, daß beim Mehrkanalanalysator das Korrektionsmittel für das elektrische Feld eine Gruppe von Blenden, die im Strahlengang des Ionenbündels in der Weise hintereinander angeordnet sind, daß deren Öffnungen auf einer durch die Mitten der Eintritts- und der Austritts öffnung der Ionisationskammer durchgehenden geometrischen Achse liegen, und einen Spannungsteiler enthält, bei dem die Anzahl der Arme gleich der der Blenden und der an die Ionisationskammer, an das Gehäuse und mit jedem Arm an die jeweilige Blende angeschlossen ist.It is also expedient that the multi-channel analyzer the corrective for the electric field is a group of diaphragms in the beam path of the ion beam in the Are arranged one behind the other that their openings on one through the middle of the entry and exit Geometric opening of the ionization chamber Axis lie, and contains a voltage divider, in which the number of arms equal to that of the bezels and the number of Ionization chamber, on the housing and with each arm on the respective aperture is connected.

Im Mehrkanal-Atomteilchenanalysator werden durch Anlegen einer regelbaren Spannung an die gegen das Gehäuse des Analysators isolierte Ionisationskammer eine Regelung der energetischen Auflösung und eine Erweiterung des Energiebereiches erreicht.In the multi-channel atomic particle analyzer by applying an adjustable voltage to the against the housing the analyzer's isolated ionization chamber the energetic resolution and an extension of the Energy range reached.

Das Vorhandensein des Korrektionsmittels für das beim Anlegen der Spannung an die Ionisationskammer entstehende, die Ionen entfokussierende elektrische Feld gewährleistet die Aufrechterhaltung der Empfindlichkeit des Analysators in einem weiten Regelbereich der energetischen Auflösung.The presence of the corrective for the at Applying the voltage to the ionization chamber ensures the ion-defocusing electric field maintaining the sensitivity of the analyzer in a wide range of energetic resolution.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on embodiments with reference to the accompanying drawings explained. It shows:

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Mehrkanal- Atomteilchenanalysator (im Längsschnitt); Fig. 1 shows schematically a multi-channel atomic particle analyzer according to the invention (in longitudinal section);

Fig. 2a eine grafische Darstellung von Verteilungen zu registrierender Ionenenergien bei einer an der Ionisations kammer fehlenden Spannung; Figure 2a is a graph of distributions to be registered ion energies in a chamber in the ionization missing voltage.

Fig. 2b eine grafische Darstellung von Verteilungen zu registrierender Ionenenergien beim Anlegen einer Spannung an die Ionisationskammer gemäß der Erfindung; FIG. 2b shows a graph of distributions to be registered ion energy upon application of a voltage to the ionization chamber according to the invention;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Koeffizienten für den Durchgang der Teilchen durch den erfindungsgemäßen Mehrkanalanalysator vom Verhältnis der Spannungen an der Ionisationskammer zur Ionenenergie. Fig. 3 is a graphical representation of the dependence of the coefficient for the passage of the particles through the multi-channel analyzer of the present invention the ratio of the voltages across the ionization chamber to the ion energy.

Der Mehrkanal-Atomteilchenanalysator enthält ein Gehäuse (Fig. 1) aus elektrisch leitendem Werkstoff mit einer Eintrittsöffnung 2 für einen Strom von zu untersuchenden Atomteilchen. Im Gehäuse 1 ist ein Reinigungskondensator 3 angeordnet, der eine Fraktion von in einem in den Analysator eingetretenen Atomteilchenstrom enthaltenen geladenen Teilchen ablenkt. Hinter dem Kondensator 3 ist im Strahlengang eine Ionisationskammer 4 aus elektrisch leitendem Werkstoff mit einer Eintritts- und einer Austrittsöffnung 5 bzw. 6 ange ordnet, welche ein Ionenbündel durch Ionisation von Atomen in einem von einer Quelle 7 ausströmenden Gas, beispielsweise Stickstoff oder Helium erzeugt. Die Ionisationskammer 4 ist mit einem elektrischen Anschluß zur Verbindung mit einer regelbaren Spannungsquelle 9 und mit einem die Kammer 4 gegen das Gehäuse 1 beim Anlegen einer Spannung an diese iso lierenden elektrischen Isolator 10 versehen.The multi-channel atomic particle analyzer contains a housing ( FIG. 1) made of electrically conductive material with an inlet opening 2 for a stream of atomic particles to be examined. A cleaning condenser 3 is arranged in the housing 1 and deflects a fraction of charged particles contained in an atomic particle stream that has entered the analyzer. Behind the capacitor 3 , an ionization chamber 4 made of an electrically conductive material with an inlet and an outlet opening 5 or 6 is arranged in the beam path, which generates an ion bundle by ionizing atoms in a gas flowing out from a source 7 , for example nitrogen or helium. The ionization chamber 4 is provided with an electrical connection for connection to a controllable voltage source 9 and with a chamber 4 against the housing 1 when a voltage is applied to this isolating electrical insulator 10 .

Im Strahlengang des Ionenbündels sind hinter der Ioni sationskammer 4 ein die Ionen des Bündels von deren ursprüng licher Bewegungsrichtung um einen von der Ionenenergie abhängigen Winkel α ablenkendes Dispergierungselement 11 und eine Einheit 12 von Detektoren für Ionen unterschiedlicher Energien aufeinanderfolgend angeordnet. Die Einheit 12 von Detektoren kann, wie dies in Fig. 1 gezeigt, in Form eines Satzes von Detektoren oder in Form einer koordinaten empfindlichen Platte ausgeführt werden.In the beam path of the ion beam, behind the ionization chamber 4 , the ions of the beam are deflected from their original direction of movement by a deflection element 11 dependent on the ion energy-dependent angle α and a unit 12 of detectors for ions of different energies are arranged in succession. The unit 12 of detectors can, as shown in FIG. 1, be implemented in the form of a set of detectors or in the form of a coordinate-sensitive plate.

Der Kondensator 3, das Dispergierungselement 11 und die Einheit 12 von Detektoren sind jeweils an Speisequellen 13, 14, 15 angeschlossen.The capacitor 3 , the dispersing element 11 and the unit 12 of detectors are each connected to feed sources 13, 14, 15 .

Es ist eine Weiterbildung des Mehrkanalanalysators möglich, bei der zwischen der Ionisationskammer 4 und dem Dispergierungselement 11 ein Korrektionsmittel 16 für ein die Ionen eines beim Anlegen einer Spannung an die Ionisations kammer 4 entstehenden Bündels entfokussierendes elektrisches Feld angeordnet ist. Das Korrektionsmittel 16 enthält eine Gruppe von Blenden 17, die im Strahlengang des Ionenbündels hintereinander in der Weise angeordnet sind, daß deren Öffnungen auf einer durch die Mitten der Eintritts- und der Austrittsöffnung 5 bzw. 6 der Ionisations kammer 4 durchgehenden geometrischen Achse 18 liegen, und einen Spannungsteiler 19, bei dem die Anzahl der Arme gleich der der Blenden 17 und der an die Ionisationskammer 4, an das Gehäuse 1 und mit jedem Arm an die jeweilige Blende 17 angeschlossen ist.A further development of the multichannel analyzer is possible, in which a correction means 16 is arranged between the ionization chamber 4 and the dispersing element 11 for an electric field which defocuses the ions of a bundle arising when a voltage is applied to the ionization chamber 4 . The correction means 16 contains a group of diaphragms 17 , which are arranged one behind the other in the beam path of the ion beam in such a way that their openings lie on a geometrical axis 18 passing through the centers of the inlet and outlet openings 5 and 6 of the ionization chamber 4 , and a voltage divider 19 in which the number of arms is the same as that of the screens 17 and that is connected to the ionization chamber 4 , to the housing 1 and with each arm to the respective screen 17 .

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Mehrkanal- Atomteilchenanalysators sind in Fig. 2 (a, b) Verteilungen zu registrierender Ionenenergien über verschiedene Kanäle I, II, III, IV, V des Analysators bei einer an der Ionisationskammer fehlenden bzw. anliegenden Spannung U _T für den Fall U _T/E₁ = 0,8 dargestellt, worin E ₁ die im Kanal I des Analysators zu registrierende Energie ist. Hier ist auf der Abzissenachse die Teilchenenergie E in relativen Einheiten und auf der Ordinatenachse der Koeffizient N für den Durchgang der Teilchen durch den Analysator aufgetragen. In Fig. 3 ist die Abhängigkeit des auf der Ordinatenachse aufgetragenen Koeffizienten N für den Durchgang der Teilchen durch den Analysator von dem auf der Abszissen achse aufgetragenen Verhältnis der Spannung U _T an der Ionisationskammer zur Ionenenergie E grafisch dargestellt.For a better understanding of the mode of operation of the multichannel atomic particle analyzer, distributions of ion energies to be registered over various channels I, II, III, IV, V of the analyzer in the case of a voltage U _T missing or present at the ionization chamber are shown in FIG the case U _T / E ₁ = 0.8, where E ₁ is the energy to be registered in channel I of the analyzer. Here the particle energy E is plotted in relative units on the abscissa axis and the coefficient N for the passage of the particles through the analyzer on the ordinate axis. In Fig. 3 the dependence of plotted on the ordinate axis coefficient N for the passage of the particles is represented by the analyzer of the on the abscissa axis plotted ratio of the voltage U _T of the ionization chamber to the ion energy E graphically.

Der Mehrkanal-Atomteilchenanalysator arbeitet wie folgt. Der Strom der zu analysierenden Atomteilchen gelangt durch die Eintrittsöffnung 2 (Fig. 1) in das Gehäuse 1 des Analysators. Eine in diesem Strom stets vorhandene Fraktion von geladenen Teilchen wird durch den Kondensator 3 abgelenkt, weshalb in die Ionisationskammer 4 nur ein Strahl von Neutralatomen einströmt. Indem die Atome das die Ionisationskammer 4 füllende Gas passieren, erleiden sie Zusammenstöße mit den Gasmolekülen und werden infolge einer sogenannten Reaktion des "Schälens" z. T. in Ionen verwandelt. Falls die Spannung an der Ionisationskammer 4 gleich Null ist, kommen die in der letzteren erzeugten Ionen in das Dispergierungselement 11 mit einer Energie E, die gleich der Energie von Atomen ist, aus denen sie durch Schälen gebildet sind. Das Dispergierungselement 11 lenkt die Ionen von der ursprünglichen Richtung um einen von deren Energie abhängigen Winkel ab, und die der Einheit 12 von Detektoren zugehörigen Detektoren registrieren die Ionen mit einer entsprechenden Energie. Das Verhältnis der durch den ersten und letzten Detektor zu registrierenden Energien sowie die Anordnung der energetischen Punkte innerhalb dieses Bereiches sind für jeden Analysator durch die Geometrie und die Anordnung der Detektoren streng festgelegt. Hierbei wird die durch den Analysator zu registrierende Höchstenergie durch eine Grenzspannung (oder einen Grenzstrom) bestimmt, die dem Dispergierungselement 11 zugeführt werden können. Beim Anlegen einer Bremsspannung (d. h. einer negativen Spannung für positiv geladene Ionen) von der Quelle 9 gelangen die die Kammer 4 verlassenden Ionen in das Disper gierungselement 11 mit einer Energie E - U _T (wobei U _T < E ist). Ferner ist die Arbeit des Analysators analog zur oben beschriebenen. Infolgedessen steigt die durch den Analysator zu registrierende Grenzenergie um einen Wert U _T an. Hierbei wird der Bereich D ⁰ von gleichzeitig zu registrierenden Energien eingeengt. Beim Abschalten des Potentials von der Ionisationskammer 4 ist dieser BereichThe multi-channel atomic particle analyzer works as follows. The stream of the atomic particles to be analyzed passes through the inlet opening 2 ( FIG. 1) into the housing 1 of the analyzer. A fraction of charged particles which is always present in this stream is deflected by the capacitor 3 , which is why only a beam of neutral atoms flows into the ionization chamber 4 . In that the atoms pass through the gas filling the ionization chamber 4 , they suffer collisions with the gas molecules and, as a result of a so-called reaction of "peeling" z. T. turned into ions. If the voltage across the ionization chamber 4 is zero, the ions generated in the latter enter the dispersing element 11 with an energy E which is equal to the energy of atoms from which they are formed by peeling. The dispersing element 11 deflects the ions from the original direction by an angle depending on their energy, and the detectors belonging to the unit 12 of detectors register the ions with a corresponding energy. The ratio of the energies to be registered by the first and last detector and the arrangement of the energetic points within this range are strictly defined for each analyzer by the geometry and the arrangement of the detectors. Here, the maximum energy to be registered by the analyzer is determined by a limit voltage (or a limit current) that can be supplied to the dispersing element 11 . When applying a braking voltage (ie a negative voltage for positively charged ions) from the source 9 , the ions leaving the chamber 4 enter the dispersing element 11 with an energy E - U _T (where U _T < E ). Furthermore, the work of the analyzer is analogous to that described above. As a result, the limit energy to be registered by the analyzer increases by a value U _T. Here, the area D ⁰ is narrowed down by energies to be registered at the same time. When the potential is switched off from the ionization chamber 4 , this area is

das Verhältnis der Energien von durch den höchst- und den niedrigst energetischen Kanal des Analysators zu registrierenden Teilchen. Der Wert D ⁰ wird durch die Geometrie des Analy sators festgelegt und beträgt bei verschiedenen Varianten der Analysatoren 10 bis 30. Bei der Zuführung einer Bremsspannung U _T zur Ionisationskammer 4 wird dieser Bereich D ¹ gegenüber D ⁰ wesentlich verringert. In diesem Fall werden durch den hoch- und den niederenergetischen Kanal die Energien der Teilchen am Eintritt in die Ionisationskammer 4:the ratio of the energies of particles to be registered through the highest and lowest energetic channels of the analyzer. The value D ⁰ is determined by the geometry of the analyzer and is 10 to 30 in various variants of the analyzers. When a braking voltage U _{T is} supplied to the ionization chamber 4 , this area D ¹ is significantly reduced compared to D ⁰. In this case, the energies of the particles at the entrance to the ionization chamber 4 become through the high and the low-energy channel:

registriert. Es sei eine Bezeichnungregistered. It is a label

für einen Bremskoeffizienten eingeführt. Dann istintroduced for a braking coefficient. Then

Also ist D ¹ = D ⁰ (1-K) + K. Aus dieser Beziehung ist ersichtlich, daß bei D ⁰ = 10 und K = 0,8 D ¹ = 2,8 und bei D ⁰ = 30 D ¹ = 6,8 ist, d. h. beim Bremskoeffi zienten für die Ionen K = 0,8 wird der Bereich der gleichzeitig zu registrierenden Energien um das ca. Vierfache reduziert. Man kann leicht veranschaulichen, daß die energetische Auflösung des Analysators beim Bremsen S ¹ = S ⁰/(1-K) beträgt, wobei S ⁰ die energetische Auflösung des Analysators beim Abschalten der Spannung an der Ionisationskammer bedeutet. Bei K = 0,8 nimmt sie also um das Fünffache zu. Dies wird in Fig. 2 (a, b) verdeutlicht.So D ¹ = D ⁰ (1- K) + K. From this relationship it can be seen that at D ⁰ = 10 and K = 0.8 D ¹ = 2.8 and at D ⁰ = 30 D ¹ = 6.8, ie in the braking coefficient for the ions K = 0.8 the range of energies to be registered at the same time is reduced by approximately four times. It can easily be illustrated that the energetic resolution of the analyzer when braking is S ¹ = S ⁰ / (1- K) , where S ⁰ means the energetic resolution of the analyzer when the voltage at the ionization chamber is switched off. At K = 0.8, it increases five times. This is illustrated in Fig. 2 (a, b).

Eine Änderung der Größe der Spannung an der Kammer 4, also eine Änderung des Wertes K, gibt die Möglichkeit, die energetische Auflösung zu regeln und den Energiebereich des Analysators zu variieren.A change in the magnitude of the voltage across the chamber 4 , that is to say a change in the value K , makes it possible to regulate the energy resolution and to vary the energy range of the analyzer.

Bei der Spannungszufuhr zur Ionisationskammer 4 wird das Bündel von aus der Kammer 4 austretenden Ionen defokussiert. Infolgedessen erreicht eine gewisse Menge der Teilchen die Detektoren der Einheit 12 nicht, die Empfindlichkeit des Analysators fällt ab. Dies hängt damit zusammen, daß bei der Spannungszuführung zur Kammer 4 an deren Ausgang ein elektrisches Feld erzeugt wird, das eine senkrecht zur Strahlenachse gerichtete Komponente aufweist. Diese elektrische Feldkomponente lenkt die die Kammer 4 verlassenden Ionen von deren ursprünglicher Bewegungsrichtung ab. Um diesen Effekt zu eliminieren, gilt es die auf der Strahl richtung senkrecht stehende elektrische Feldkomponente maximal zu reduzieren. Zu diesem Zweck ist in die erfindungsgemäße Konstruktion des Analysators das Korrektionsmittel 16 für das elektrische Feld eingeführt, in dem die an die Ioni sationskammer 4 angelegte Spannung an dem durch die Blenden 17 eingenommenen Abschnitt gleichmäßig auf Null absinkt. Dabei ist die die Ionen des Bündels defokussierende Komponente auf ein Mindestmaß herabgedrückt. So gestattete es ein zehn in einem Abstand 3 mm voneinander angeordnete Blenden 17 aufweisendes Korrektionsmittel 16 für das elektrische Feld, die Empfindlichkeit des Analysators bei einer gleichmäßigen Spannungsverteilung konstant zu halten, bis U _T / E = 0,8 (s. Fig. 3) geworden ist.When the voltage is supplied to the ionization chamber 4 , the bundle of ions emerging from the chamber 4 is defocused. As a result, a certain amount of the particles do not reach the detectors of the unit 12 , the sensitivity of the analyzer drops. This is due to the fact that when the voltage is supplied to the chamber 4 , an electrical field is generated at the output thereof, which has a component directed perpendicular to the beam axis. This electric field component deflects the ions leaving the chamber 4 from their original direction of movement. In order to eliminate this effect, the electrical field component perpendicular to the beam direction must be maximally reduced. For this purpose, the correction means 16 for the electric field is introduced into the construction of the analyzer according to the invention, in which the voltage applied to the ionization chamber 4 at the section occupied by the diaphragms 17 drops uniformly to zero. The component defocusing the ions of the bundle is pressed down to a minimum. Thus, a correction means 16 for the electric field, which has ten diaphragms 17 spaced 3 mm apart, made it possible to keep the sensitivity of the analyzer constant with a uniform voltage distribution until U _T / E = 0.8 (see FIG. 3) has become.

Die beschriebene Konstruktion erweitert die Möglichkeiten der Mehrkanal-Atomteilchenanalysatoren wesentlich. Sie gestattet es, gleiche Analysatoren bei Anlagen mit ver schiedensten Plasmaparametern sowie bei der Lösung von speziellen Aufgaben, beispielsweise bei Untersuchungen von Methoden für eine zusätzliche Plasmaerhitzung einzusetzen, wo es gilt, die einzelnen Abschnitte des energetischen Atomspektrums ausführlich zu erforschen. Die Konstruktion des Analysators mit regelbarer Dispersion kann zur Untersuchung von Atomspektren mit einem unterschiedlichen Genauigkeitsgrad im Vorgang ein und derselben Entladung einer Plasmakanone durch Anlegen einer sich bei der Endladung ändernden Spannung an die Ionisationskammer eingesetzt werden.The construction described extends the possibilities of multi-channel atomic particle analyzers essential. It allows the same analyzers in systems with ver various plasma parameters as well as in the solution of special Tasks, for example in the investigation of Use methods for additional plasma heating, where it applies the individual sections of the energetic To research the atomic spectrum in detail. The construction the analyzer with adjustable dispersion can be used for Investigation of atomic spectra with a different Degree of accuracy in the process of the same discharge a plasma cannon by putting on yourself during the discharge changing voltage to the ionization chamber be used.

Claims

1. Multi-channel atomic particle analyzer, the

- a housing ( 1 ) made of electrically conductive material,
an ionization chamber ( 4 ) made of an electrically conductive material and producing an ion bundle and accommodated in the housing ( 1 ), with an inlet and an outlet opening ( 5 and 6 ) for atomic particles which are arranged one behind the other in the beam path of the ion bundle,
- A the ions of the bundle from their original direction of movement by a deflecting angle dependent on the ion energy dispersing element ( 11 ) and
- A unit ( 12 ) of detectors for ions under different energies

contains, characterized in that the ionization chamber ( 4 ) with

- An electrical connection ( 8 ) for connection to a controllable voltage source ( 9 ) and
- One the ionization chamber ( 4 ) against the body ( 1 ) when applying a voltage to this insulating electrical insulator ( 10 ) is provided.

2. Multi-channel analyzer according to claim 1, characterized in that it additionally has a between the ionization chamber ( 4 ) and the dispersing element ( 11 ) arranged correction means ( 16 ) for the ions of a bundle arising when the voltage is applied to the ionization chamber ( 4 ) has defocusing electric field.

3. Multi-channel analyzer according to claim 2, characterized in that the correction means ( 16 ) for the electrical field

- A group of diaphragms ( 17 ) which are arranged one behind the other in the beam path of the ion beam in such a way that their openings on a geometric axis ( 4 ) extending through the centers of the inlet and outlet openings ( 5, 6 ) of the ionization chamber ( 4 ) 18 ) lie, and
- A voltage divider ( 19 ), in which the number of arms equal to that of the diaphragm ( 17 ) and to the ionization chamber ( 4 ), to the housing ( 1 ) and with each arm is connected to the respective diaphragm ( 17 ).