Восстановление энергетических спектров при анализе потоков заряженных частиц

• Автор: Урусов, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
Введение
1.1 Аппаратные функции электростатических анализаторов
1.2 Альтернативное уравнение
1.3 Влияние эффективности регистрации на восстановление энергетических спектров
1.4 Анализаторы с тормозящим полем
1.5 Анализаторы с предварительным замедлением
1.6 Новые работы в области теории аппаратных функций
Глава 2. Аппаратная функция электростатического спектрометра и обработка результатов измерений
2.1 Аппаратная функция электростатического анализатора и уравнение связи между функцией распределения частиц по энергии и сигналом на выходе анализатора
2.2 Решение уравнения для случая линейной связи потенциалов
2.3 Идеальный электростатический спектрометр
2.4 Влияние флуктуаций потенциалов на аппаратную функцию спектрометра
2.5 Применение сглаживающих фильтров при восстановлении спектров
Выводы
Глава 3. Аппаратная функция магнитного анализатора и обработка экспериментальных данных
3.1 Аппаратная функция магнитного спектрометра
3.2 Алгоритмы восстановления энергетического и масс-спектров, полученных масс-анализатором с двойной фокусировкой
3.3 Восстановление масс-спектра для магнитного спектрометра с разверткой
ускоряющим напряжением
Выводы
Глава 4. Восстановление экспериментальных данных для спектрометров с тормозящим полем
4.1 Спектрометр с тормозящим полем
4.2 Спектрометр с предварительным торможением
Выводы
Заключение
Список публикаций по теме диссертации:

Введение
Электростатические и магнитные анализаторы являются одним из основных средств в корпускулярной диагностике плазмы и исследовании взаимодействия частиц с поверхностью твердых тел [1], [2], [3]. Примеры использования методов корпускулярной диагностики можно найти в работах [4], [5], [6], [7], [8]. Общее во всех этих методах - это использование магнитных и электростатических энергоанализаторов для диагностики плазмы. Как известно [9], электростатические и магнитные анализаторы в зависимости от типа сканирования делятся на два типа: первый, когда сканирование спектра происходит по пространственной координате — спектрографы; второй, когда сканирование осуществляется изменением величины поля — спектрометры. В свою очередь, спектрометры делятся на статические и динамические - времяпролетные. Статические спектрометры благодаря компактности и простоте сканирования получили очень широкое распространение. Любой спектрометр вносит искажения в исходный спектр, поэтому возникает задача о восстановлении по сигналу на выходе анализатора истинного распределения частиц по энергиям, поскольку характеристики энергетических спектров, в конечном счете, влияют на понимание и описание процессов, происходящих в плазме и при взаимодействии частиц с поверхностью. На момент начала работ разработанные способы восстановления спектров носили полуэмпирический характер, и серьезного теоретического анализа алгоритмов восстановления спектров проведено не было. Настоящая работа частично устраняет этот пробел для статических спектрометров.

Цель работы
1. Установление для спектрометров общих связей между распределением заряженных частиц по энергии и сигналом на выходе анализатора.
2. Разработка адекватных методов восстановления энергетических спектров заряженных частиц для дисперсионных электростатических и магнитных спектрометров и спектрометров с предварительным замедлением частиц.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Впервые, исходя из первых принципов, получено общее уравнение связи между функцией распределения по энергии и сигналом на выходе для электростатических и магнитных спектрометров, на основе которого была объяснена экспериментально наблюдаемая линейная зависимость абсолютного энергетического разрешения от энергии.
2. Для электростатических спектрометров получено точное (в виде ряда) решение уравнения связи при условии линейной связи подаваемых на обкладки потенциалов, позволившее оценить область применимости стандартного решения (деления сигнала на энергию настройки).
3. Получено уравнение связи между функцией распределения по энергии и сигналом на выходе и найдено его решение с учетом флуктуаций прикладываемых к дисперсионному спектрометру потенциалов. Показано, что полученное уравнение эквивалентно уравнению, описывающему сглаживание сигнала с помощью фильтра с постоянным окном. На примере экспериментальных спектров отражения ионов дейтерия от поверхности бериллия показано отличие истинного распределения частиц, восстановленного с помощью

ї з * S
«ви« «

ні т щ щ
и а й к

і* м

<-“> s S § « " ї .£“; ££
«я 43* т м dT *-! *-*#
і '«** І » і І І
ss Ч ьз *чб« й бк
a a « » в ь ь
ііі і і і
І і ! 1 І

% а і
Таблица 1.1 [28]