정전분석기

정전기 분석기(Electrostatic analyzer) 또는 ESA는 전기장을 이용하여 특정 에너지를 가진 이온 또는 전자만을 통과시키는 이온 광학 장치입니다.또한 일반적으로 이 입자들을 더 작은 면적에 집중시킵니다.ESA는 일반적으로 스캔(센싱) 에너지 범위를 제한하고, 이에 따라 검출 및 과학적 측정의 대상이 되는 입자 범위를 제한하기 위해 공간 계측기의 구성 요소로 사용됩니다.광자 광학에서 가장 가까운 유사체는 필터입니다.

방사상 원통형 분석기

정전기 분석기는 다양한 구성으로 설계되어 있습니다.간단한 버전은 방사형 원통형 분석기로, 서로 다른 전위의 두 개의 곡선 평행판으로 구성되어 있습니다.이온이나 전자는 한 쪽 끝에서 분석기로 들어가 초기 에너지에 따라 다른 쪽 끝을 통과하거나 분석기의 벽과 충돌합니다.이러한 유형의 분석기에서는 원통 좌표의 기하학적 형상을 고려할 경우 판의 전위가 반경 방향으로만 달라지기 때문에 ESA에 의해 하전 입자 속도의 반경 성분만 변경됩니다.그런 다음 포아송 방정식을 사용하여 방사상으로 안쪽을 가리키는 전기장의 크기를 계산할 수 있습니다.이 전기장에 의해 생성된 안쪽을 가리키는 힘은 입자의 궤적이 균일한 원운동으로 휘어지게 합니다.따라서 초기 에너지(속도)에 따라 특정 입자만 물리적 구조를 추적하여 분석기를 빠져나가는 "올바른" 움직임을 갖게 되고 다른 입자는 기기 벽에 충돌하게 됩니다.에너지 외에도 진입 각도는 분석기를 통한 입자의 비행 시간과 출구 각도에도 영향을 미칩니다.실제로 판들은 대개 반대로 대전되어 있고 매우 높은 전위를 가지고 있습니다.또한, 우주 임무를 위해 보통 알루미늄으로 만들어진 분석기의 내부 표면은 이따금씩 산란광을 흡수하기 위해 블랙 크롬이나 심지어 에보놀 C로 도금됩니다.

면장 원통형 및 원뿔형 정전기 에너지 분석기

잘 알려진 종류의 원통형 면장 에너지 분석기와 최근에 개발된 면장 원뿔형 정전 에너지 분석기는 매우 광범위한 응용 분야를 가진 매우 유용한 기기입니다.이러한 기기는 공간 내 플라즈마 흐름 측정에 매우 중요한 큰 수용 조리개와 결합하여 매우 높은 에너지 해상도를 달성할 수 있습니다.^[1]^[2] 이 새로운 종류의 분석기는 다양한 형태와 크기가 다른 물체를 연구하는 데 사용될 수 있습니다.^[3]원격 물체를 분석할 수 있는 이 기구들은 일련의 다른 방법들 내에서 나노 물질의 탐사에 매우 유용합니다.^[4]

ESA는 일반적으로 알려진 테스트 입자에 대해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행하는 기능을 포함하는 SimIon과 같은 기성 이온 광학 시뮬레이션 소프트웨어 패키지를 사용하여 설계되고 분석되므로 설계자가 분석기 자체의 반응 특성을 더 잘 이해할 수 있습니다.

공간계측에 사용

정전기 분석기를 사용하는 우주 기구 또는 임무의 예:

카시니 호이겐스 우주선에 탑재된 CAPS(카시니 플라즈마 분광기) 기기
인터스텔라 바운더리 익스플로러 우주선의 IBEX-Hi와 IBEX-Lo 기기
매리너10
New Horizons 우주선에 탑재된 SWAP(태양풍 분석기) 기기
개척자 6, 7, 8 미션 수행
레인저 1
더미스 미션
Mars Express와 Venus Express에^[5] 탑재된 ASPERA-3 및 ASPERA-4 IMA 장비
ESA/로제타 임무에 탑승한 ICA와 IES 이온 및 전자 기기
MAVEN.STATIC의 SWIA, SWEA 및 STATIC 기기에는 정전 분석기 외에 질량/충전비를 구하는 비행 시간 측정 기능이 포함되어 있습니다.
주노(우주선) 목성 궤도선에서의 목성 오로라 분포 실험(JADE)
파커 태양 탐사선 임무에 탑승한 태양 탐사선 분석기(SPAN)
2025년 발사 예정인 인터스텔라 맵핑&가속 탐사선(IMAP)에 탑재된 태양풍과 픽업 이온(SWAPI) 장비.

참고 항목

이온 광학

참고문헌

^ A. M. Ilyin (2003). "New class of electrostatic energy analyzers with a cylindrical face-field". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 500 (1–3): 62–67. Bibcode:2003NIMPA.500...62I. doi:10.1016/S0168-9002(03)00334-6.
^ Ilyin, A M; Ilyina, I A (2005). "New electrostatic energy analysers with a bounded cylindrical field". Measurement Science and Technology. 16 (9): 1798–1801. Bibcode:2005MeScT..16.1798I. doi:10.1088/0957-0233/16/9/012. ISSN 0957-0233. S2CID 121955696.
^ Ilyin, A. M. and I. A. Ilyina (2007). "An electrostatic face-field energy analyzer for space and plasma measurements". Measurement Science and Technology. 18 (3): 724–726. Bibcode:2007MeScT..18..724I. doi:10.1088/0957-0233/18/3/023. S2CID 121520374.
^ A. M. 일리인, N. R. 구세노프, M. A.툴레게노바 (2022)."나노 소재 조사용 원뿔형 면전 정전 에너지 분석기"J. 일렉트릭. 스펙터. 친척. 현상. 257.
^ Barabash, S.; Lundin, R.; Andersson, H.; Brinkfeldt, K.; Grigoriev, A.; Gunell, H.; Holmström, M.; Yamauchi, M.; Asamura, K.; Bochsler, P.; Wurz, P.; Cerulli-Irelli, R.; Mura, A.; Milillo, A.; Maggi, M.; Orsini, S.; Coates, A. J.; Linder, D. R.; Kataria, D. O.; Curtis, C. C.; Hsieh, K. C.; Sandel, B. R.; Frahm, R. A.; Sharber, J. R.; Winningham, J. D.; Grande, M.; Kallio, E.; Koskinen, H.; Riihelä, P.; et al. (2007). "The Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms (ASPERA-3) for the Mars Express Mission". Space Science Reviews. 126 (1–4): 113–164. doi:10.1007/s11214-006-9124-8. S2CID 189767397.
^ "Orbiter Instruments". sci.esa.int. Retrieved 2019-06-26.

[1] A. M. Ilyin (2003). "New class of electrostatic energy analyzers with a cylindrical face-field". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A. 500 (1–3): 62–67. Bibcode:2003NIMPA.500...62I. doi:10.1016/S0168-9002(03)00334-6.

[2] Ilyin, A M; Ilyina, I A (2005). "New electrostatic energy analysers with a bounded cylindrical field". Measurement Science and Technology. 16 (9): 1798–1801. Bibcode:2005MeScT..16.1798I. doi:10.1088/0957-0233/16/9/012. ISSN 0957-0233. S2CID 121955696.

[3] Ilyin, A. M. and I. A. Ilyina (2007). "An electrostatic face-field energy analyzer for space and plasma measurements". Measurement Science and Technology. 18 (3): 724–726. Bibcode:2007MeScT..18..724I. doi:10.1088/0957-0233/18/3/023. S2CID 121520374.

[4] A. M. 일리인, N. R. 구세노프, M. A.툴레게노바 (2022)."나노 소재 조사용 원뿔형 면전 정전 에너지 분석기"J. 일렉트릭. 스펙터. 친척. 현상. 257.

[5] Barabash, S.; Lundin, R.; Andersson, H.; Brinkfeldt, K.; Grigoriev, A.; Gunell, H.; Holmström, M.; Yamauchi, M.; Asamura, K.; Bochsler, P.; Wurz, P.; Cerulli-Irelli, R.; Mura, A.; Milillo, A.; Maggi, M.; Orsini, S.; Coates, A. J.; Linder, D. R.; Kataria, D. O.; Curtis, C. C.; Hsieh, K. C.; Sandel, B. R.; Frahm, R. A.; Sharber, J. R.; Winningham, J. D.; Grande, M.; Kallio, E.; Koskinen, H.; Riihelä, P.; et al. (2007). "The Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms (ASPERA-3) for the Mars Express Mission". Space Science Reviews. 126 (1–4): 113–164. doi:10.1007/s11214-006-9124-8. S2CID 189767397.

[6] "Orbiter Instruments". sci.esa.int. Retrieved 2019-06-26.

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