一种大量程便携式多功能电子磁谱仪的制作方法

本发明属于高能电子探测领域，具体涉及一种大量程便携式多功能电子磁谱仪。

背景技术：

超强激光与物质相互作用产生大量高能电子，电子能量涵盖从非相对论到相对论级别，甚至达到gev量级。通过对电子能量的测量可以更深入了解激光等离子体状态，在强流辐射源、粒子加速等研究中得到广泛应用。

针对电子能谱的测量需要一种电子磁谱仪装置，即通过不同能量的电子在磁场中具有不同的偏转轨迹进行分谱测量。传统的电子磁谱仪通常探测面位于电子的偏转半径上，即电子需在磁场中经过偏转半圆被探测器接收。尽管这种半圆式电子磁谱仪能谱分辨较好，但是，其测谱范围有限，很难对数百mev甚至gev量级的超高能电子信号进行测量。对于这种电子磁谱仪，若要测量能量更高的电子，所需磁场的磁感应强度将成倍增大，大大提高了研制难度。相应的体积、重量也会成倍增加，重量可达数百公斤，操作很不方便，且造价昂贵。另外，探测器一侧暴露在外的插槽尺寸过大，漏磁率很高，非常危险。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种大量程便携式多功能电子磁谱仪，本发明的部分实施例能够同时测量正负电子能谱，其可以大幅度提高电子的测量范围。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大量程便携式多功能电子磁谱仪，所述磁谱仪包括磁体装置和电子记录装置，所述磁体装置产生的磁场区域具有大于5的长宽比，所述磁谱仪测量的电子束以平行于所述磁场区域长度方向射入所述磁场区域，使得所述电子束以角度小于180°的弧形轨迹撞击在所述电子记录装置上。

优选地，所述长宽比为12.5，所述磁谱仪测量的电子能量范围为0.2mev-260mev。

优选地，所述磁谱仪包括分列在所述磁场区域两侧的两个电子记录装置，分别对应正负电子。

优选地，所述磁谱仪包括长方形的壳体，所述壳体的上下方向内置所述磁体装置，所述壳体的前后端设置用来入射电子束的电子导流口和用来插入所述电子记录装置的通孔，所述壳体采用导磁性材料制成。

优选地，所述磁谱仪包括：准直孔装置，所述准直孔装置设置在所述壳体的后端，所述准直孔装置包括设置在所述壳体后端的准直孔和连接在壳体后端上的准直激光座。

优选地，所述电子导流口采用钨钢制成。

优选地，所述壳体内设置有屏蔽装置，所述屏蔽装置套设在所述电子导流口的尾部。

优选地，所述屏蔽装置采用铅制成。

优选地，所述电子记录装置包括电子探测器和其辅助支撑架。

优选地，所述辅助支撑架设置有凸出在所述壳体之外的方便抽取的把手。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：待测电子进入均匀间隙磁场时采取低于半圆运动轨迹被两侧探测器接收的方式，其可显著缩小均匀磁场横向尺寸，大幅提高测谱范围和降低整体横向尺寸，降低整体重量，并方便搬运和操作；在电子入射方向两侧均放置电子探测器，结合具体的实验条件，具备同时对电子和正电子信号进行测量的功能；采用近全包围结构的壳体，可以显著净化空间环境磁场，降低漏磁率，提高了安全性；在前端安置屏蔽装置，可以有效阻挡电子源高能电子或x射线直穿照射到探测器，有效提高了探测器信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明在其正负电子记录装置中一侧自壳体中抽出一部分时的三维示意图。

图2是图1的爆炸示意图。

图3是本发明多功能电子磁谱仪剖面俯视图以及电子在间隙磁场中的运行轨迹。

1-电子导流管，2-前壳体，3-上壳体，4-下壳体，5-左侧壳体，6-右侧壳体，7-上磁体，8-下磁体，9-后壳体，10-准直孔装置，11-电子探测器辅助支撑架，12-正电子探测器辅助支撑架，13-屏蔽装置，14-正电子探测器，15-电子探测器，16-电子束。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示，本实施例提供一种大量程便携式多功能电子磁谱仪，包括磁体装置、壳体、屏蔽装置、电子导流管、正负电子记录装置和准直孔装置。

所述磁体装置为上下两块平面磁钢，呈平行排布，中间形成尺寸250mm(长)×20mm(宽)×10mm(高)的均匀间隙磁场，长宽比达到了12.5:1，很方便对能量更高的正负电子信号进行测量，本实施例磁感应强度0.3t，电子测谱范围达到了0.2mev-260mev。本发明所述的电子磁谱仪可以通过适当地增加磁钢长度和磁感应强度达到大幅度提升测谱范围的需求，而整体外观尺寸和重量并没有随之大幅增加。

所述壳体为近全包围结构导磁材料，本实施例外观尺寸330mm(长)×74mm(宽)×54mm(高)，只在前后端面留有较小的电子导流口、正负电子记录装置插槽和准直孔，可以屏蔽大部分电子磁谱仪周围空间磁场，漏磁率较低，提高了安全性。

所述屏蔽装置为长方形铅块，铅是一种屏蔽杂散信号的理想材料，可以阻挡大部分电子源发射的高能电子和x射线直穿信号，厚度可以根据具体实验条件来确定，本实施例屏蔽铅厚度约5mm。由于铅对人体有害，故将屏蔽铅镶嵌在壳体前端内壁，与人体并无接触，保障了安全性。

所述电子导流管为导磁性材料，可以屏蔽导流管内磁场，使入射电子顺利进入均匀间隙磁场，本实施例所述电子导流管材料为钨钢，属于高z材料(高原子序数材料)，管体可以有效屏蔽直穿杂散信号，内径1mm。

所述正负电子记录装置包括正负电子探测器和辅助支撑架，通过壳体后端的插槽口插入，分别置于电子入射方向两侧，探测器置于均匀磁场区，两侧的探测器可同时测量正负电子信号。本实施例正负电子探测器为ip成像板，横向偏离电子入射方向约10mm，辅助支撑架材料为非导磁性铝，不会破坏内部磁场的结构，外端配有方便抽取的把手。ip成像板记录的正负电子信号通过磷屏分析仪进行扫描读取。

所述准直孔装置由准直孔和准直激光座组成，本实施例准直孔径3mm，准直激光座内径11mm，可以固定外径为11mm的激光笔，所述准直孔装置事先通过激光笔进行穿孔调试好，实验时随时可用准直激光笔瞄准电子源，非常方便。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。