Elektronispektrometrin kalibrointi
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee BepiColombo-luotaimen SIXS-instrumentin testaamisessa käytettävän elektronispektrometrin kalibrointia. Tarkoitus on pienillä parannuksilla luoda jo olemassaolevasta spektrometristä paremmin tarkoitusta vastaavaja valmis mittalaitteisto. Kalibraatiossa käytetään hyväksi 90Sr -isotooppia, joka hajoaa beta-hajoamisella ja tuottaa näin ollen elektroneja. Säteilylähteen ja työssä käytettävän pintaesteilmaisimen välistä kulmaa vaihdellaan ja tarkastellaan ilmaisimeen osuvien elektronien energioiden käyttäytymistä kulman funktiona.
Kulman muuttamiseen tarvitaan askelmoottoria, jonka aiheuttama virhe kulmassa on mitattava ennen spektrometrimittauksia. Tulokset osoittavat virheen olevan 0,12 astetta täyttä 360 asteen ympyrää kohden. Jotta tyhjiökammiossa sijaitsevan spektrometrin lähteen ja ilmaisimen välinen kulma voidaan tietää tarkasti, on kammiossa oltava jokin kalibrointipiste, jonka absoluuttinen kulma on tarkasti tiedossa. Tällaisen pisteen määrittämisessä käytetään hyväksi Hallin ilmiötä. Menetelmällä kalibrointipiste voidaan määritellä 0,4 asteen tarkkuudella.
Elektronit kulkeutuvat lähteestä ilmaisimeen magneettikentän kautta, jossa ne taipuvat energiasta riippuvan kaarevuussäteen mukaisesti. Ratojen luonteen selvittämiseksi kentän profiili mitattiin, jolloin selvisi, että vuontiheys kentässä vaihtelee keskipisteestä mitatun etäisyyden funktiona. Profiilista voidaan erottaa kaksi pääosaa: lähellä keskipistettä kentän vuontiheyden muutos on lineaarista, kun taas kauempana kenttä on käytännössä homogeeninen. Elektronien ratoja on suhteellisen helppo laskea homogeenisessa kentässä, kun taas lineaarisesti muuttuvassa kentässä tilanne on paljon mutkikkaampi. Siksi tutkielmassa tyydytään vain toteamaan, että elektronien energian on oltava yli 200 keV, jotta ne kulkisivat myös heterogeenisen kentän kautta. Voidaan osoittaa, että ilmaisimen ja säteilylähteen välinen kulma on tällöin noin 100 astetta.
Kulmakalibraatiomittaukset suoritettiin välillä 80-160 astetta kymmenen asteen välein. Työn tuloksena syntyi käsitys elektronien energian kulmariippuvuudesta spektrometrissä. Kulmakalibraatiomittaussarja voidaan tulevaisuudessa uusia esimerkiksi uudella ilmaisimen ja magneettikenttärakenteen etäisyyden arvolla.
Kuvaus
Siirretty Doriasta