Elektrostatisk analysator

En elektrostatisk analysator eller ESA är ett instrument som används i jonoptik som använder ett elektriskt fält för att tillåta passage av endast de joner eller elektroner som har en given specifik energi . Det brukar också fokusera dessa partiklar (koncentrera dem) till ett mindre område. ESA:er används vanligtvis som komponenter i rymdinstrumentering, för att begränsa skannings- (avkännings-) energiområdet och därmed också intervallet av partiklar som är inriktade på detektering och vetenskaplig mätning. Den närmaste analogen inom fotonoptik är ett filter .

Radiell cylindrisk analysator

Elektrostatiska analysatorer är utformade i olika konfigurationer. En enkel version är en radiell cylindrisk analysator, som består av två böjda parallella plattor med olika potentialer. Joner eller elektroner kommer in i analysatorn i ena änden och passerar antingen genom den andra änden eller kolliderar med analysatorns väggar, beroende på deras initiala energi. I dessa typer av analysatorer ändras endast den radiella komponenten av hastigheten hos en laddad partikel av en ESA eftersom potentialen på plattorna endast varierar i radiell riktning om man beaktar geometrin i cylindriska koordinater. Poissons ekvation kan sedan användas för att beräkna storleken på det elektriska fältet som pekar radiellt inåt. Den resulterande inåtriktade kraften som genereras av detta elektriska fält kommer att få partiklarnas banor att kröka sig i en enhetlig cirkulär rörelse. Beroende på initial energi (hastighet) kommer därför endast vissa partiklar att ha den "rätta" rörelsen att lämna analysatorn genom att spåra dess fysiska struktur, medan andra kommer att kollidera in i instrumentets väggar. Förutom energin kommer ingångsvinkeln också att påverka partiklarnas flygtid genom analysatorn samt utgångsvinkeln. I praktiken är plattorna vanligtvis motsatt laddade och med mycket höga potentialer. Dessutom är analysatorns inre yta, vanligtvis gjord av aluminium för rymduppdrag, ibland pläterad med svart krom eller till och med Ebonol C för att absorbera ströljus, istället för att låta den studsa sig igenom.

Ansiktsfälts cylindrisk energianalysator

Face-Field Cylindrical Energy Analyzer är en mycket ny klass av elektrostatiska cylindriska energianalysatorer. Den använder ett cylindriskt fält, begränsat av koncentriska cylindriska elektroder och två platta elektroder vinkelräta mot symmetriaxeln. Den inre elektroden är vanligtvis kopplad till de platta elektroderna, och den yttre, som är elektriskt isolerad, har en elektrisk potential som antingen kan vara konstant eller variabel. (Potentialen är negativ (-) för en elektronstråle och positiv (+) för en positiv jonstråle.) Fokuseringsfältet blir mycket annorlunda än det för enkelcylindrig typ (som i den välkända CMA) nära de platta ansiktsgränserna; den kan nämligen uppnå en mycket hög energiupplösning för en stråle som kommer in genom ingångsfönstret i en av ansiktselektroderna. Denna nya klass av analysatorer kan användas i en mängd olika applikationer. Den gör fjärranalys som att mäta flödet av laddade partiklar i rymden; t.ex. scanning-elektron/Auger-elektron-spektroskopi för analys av stora objekt.

ESA:er är vanligtvis designade och analyserade med hjälp av ett standardprogram för jonoptiksimulering, såsom SimIon , som inkluderar möjligheten att utföra Monte Carlo- simuleringar på kända testpartiklar, vilket ger designern en bättre förståelse av svarsegenskaperna av själva analysatorn.

Använd i rymdinstrumentering

Exempel på rymdinstrument eller uppdrag som använder elektrostatiska analysatorer:

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electrostatic_analyzer&oldid=1131503083 "