Электростатический анализатор или ЭСА — это инструмент, используемый в ионной оптике , который использует электрическое поле , чтобы обеспечить прохождение только тех ионов или электронов , которые имеют заданную удельную энергию . Обычно он также фокусирует эти частицы (концентрирует их) на меньшей площади. ESA обычно используются в качестве компонентов космической аппаратуры для ограничения диапазона энергий сканирования (зондирования) и, таким образом, также диапазона частиц, предназначенных для обнаружения и научных измерений. Ближайшим аналогом в фотонной оптике является фильтр .
Электростатические анализаторы изготавливаются в различных конфигурациях. Простая версия представляет собой радиальный цилиндрический анализатор, который состоит из двух изогнутых параллельных пластин с разными потенциалами. Ионы или электроны входят в анализатор с одного конца и либо проходят через другой конец, либо сталкиваются со стенками анализатора, в зависимости от их начальной энергии. В этих типах анализаторов ЭИЛ изменяет только радиальную составляющую скорости заряженной частицы, так как потенциал на пластинах изменяется только в радиальном направлении, если рассматривать геометрию в цилиндрических координатах. Уравнение Пуассоназатем можно использовать для расчета величины электрического поля, направленного радиально внутрь. Результирующая направленная внутрь сила, создаваемая этим электрическим полем, заставит траектории частиц искривляться в равномерном круговом движении. Таким образом, в зависимости от начальной энергии (скорости) только определенные частицы будут иметь «правильное» движение, чтобы покинуть анализатор, отслеживая его физическую структуру, в то время как другие будут сталкиваться со стенками прибора. В дополнение к энергии угол входа также влияет на время прохождения частиц через анализатор, а также на угол выхода. На практике пластины обычно заряжены противоположно и имеют очень высокие потенциалы. Также внутренняя поверхность анализатора, обычно изготовленная из алюминия для космических полетов,Эбонол С поглощает рассеянный свет, вместо того, чтобы позволить ему отражаться.
Цилиндрический анализатор энергии с торцевым полем представляет собой совершенно новый класс электростатических цилиндрических анализаторов энергии. Он использует цилиндрическое поле, ограниченное концентрическими цилиндрическими электродами и двумя плоскими электродами, перпендикулярными оси симметрии. [1] [2]Внутренний электрод обычно соединен с плоскими электродами, а внешний, электрически изолированный, имеет электрический потенциал, который может быть как постоянным, так и переменным. (Потенциал отрицательный (-) для пучка электронов и положительный (+) для пучка положительных ионов.) плоские границы; а именно, можно достичь очень высокого энергетического разрешения для пучка, входящего через входное окно в один из лицевых электродов. Этот новый класс анализаторов можно использовать в различных приложениях. Это дистанционное зондирование, такое как измерение потока заряженных частиц в космосе; например, сканирующая электронная/Оже-электронная спектроскопия для анализа крупных объектов. [3]
ESA обычно разрабатываются и анализируются с использованием готового пакета программного обеспечения для моделирования ионной оптики, такого как SimIon , который включает в себя возможность выполнения моделирования методом Монте-Карло на известных тестовых частицах, что позволяет разработчику лучше понять характеристики отклика. самого анализатора.