高分辨静电分析器：新方法提升带电粒子能谱测量精度

静电分析器是一种先进的粒子检测设备，近年来随着快分子离子与固体靶碰撞测量技术的发展，它在科学研究中扮演了关键角色。传统的半导体探测器在能量分辨率上存在局限，无法精确区分能量相差100 keV的带电粒子，而静电分析器则具备更高的精度，其相对能量分辨率小于1.9 x 10^-4，这使得它可以测量到带电粒子能谱的精细结构，对于分子离子结构的测定以及原子碰撞的研究具有显著优势。 静电分析器的设计和构造体现了创新性，其工作原理基于带电粒子在电场中受到的力与其能量的关系。当粒子以特定能量E射入电极之间，电位差V与粒子电荷e和能量成正比，遵循公式V = ZdE/e。这种设计确保粒子沿固定半径o运动，使得能量测量线性且不受边缘效应影响，有利于进行绝对测量。 静电分析器特别适合于原子碰撞物理实验，因为它可以提供精确的能量读数，而且对于相同电荷和能量的离子，它们的偏转半径是一致的，因此能够有效地进行重离子的能量分析。例如，在美国阿贡实验室的某些应用中，静电分析器的偏转角虽仅为2°，但其相对能量分辨率仍然达到了±3 x 10^-4，这表明其在能量分辨率上超越了常规半导体探测器的10^-2水平。 本文还提到了四川大学原子核科学技术研究所研发的80~半径高分辨静电分析器，其分辨率高达1.9 x 10^-4，通过Apple 1+1微型计算机实现了高压在线控制，这进一步提高了仪器的精确度和操作便捷性。静电分析器作为提高粒子能量分辨率的重要工具，正在逐渐被更多领域采用，尤其是在对微观粒子行为进行高精度测量时，其作用不可忽视。