Испытания на воздействие микрометеорных тел, страница 6

Поскольку временная последовательность заземляющих командных импульсов выбирается, исходя из. измеренных значений скорости и удельного заряда микрочастицы перед входом ее в ускоряющую систему, то возникающие при измерениях ошибки накладывают ограничения на число используемых электродов. Обойти эту трудность можно путем использования самой ускоряемой частицы в качестве управляющего элемента для заземления электродов линейного ускорителя. Для этого необходимо разработать методы точного и практически безинерционного определения положения движущейся с большой скоростью частицы в условиях сильных помех для работы чувствительной электронной аппаратуры.

3.5.3. Детекторы ускоренных микрочастиц.

Для регистрации и измерения параметров (массы, скорости) ускоренных микрочастиц могут использоваться некоторые детекторы, применяемые при регистрации электронов и ионов. Например, ускоренные микрочастицы можно регистрировать с помощью вторично-электронных умножителей (ВЭУ) разных типов, направляя регистрируемые частицы непосредственно на вход ВЭУ либо на располагаемый перед входом специальный коллектор. Регистрация микрочастиц основана на возникновении эмиссии электронов и ионов из зоны соударения микрочастицы с мишенью.

Развитием этой методики является масс-спектрометрия эмитируемых из зоны соударения ионов, позволяющая судить о химическом составе бомбардирующих частиц. Такой метод был успешно применен также в натурных условиях для исследования состава пылинок газопылевой оболочки ядра кометы Галлея при исследовании кометы в 1966 г с помощью советских КА "Вега-1,2". Как в лабораторных так и в натурных экспериментах при решении подобных задач удобно использовать времяпролетные масс-спектрометры.

Пригодны для регистрации ускоренных микрочастиц сцинтилляционные детекторы. Известны также успешные попытки применения для этих целей полупроводниковых детекторов.

Вместе с тем, для регистрации микрометеорных частиц в натурных условиях и в имитационных лабораторных установках разработаны и специальные типы детекторов, в основе работы которых лежит механическое воздействие регистрируемой частицы на мишень. К таким детекторам относятся: пьезоэлектрические датчики, тонкопленочные конденсаторы, газонаполненные ячейки и некоторые другие датчики.

Пьезоэлектрические датчики, изготавливаемые обычно из специальной пьезокерамики, вырабатывают электрические импульсы за счет деформации датчиков при ударах регистрируемых частиц.

В тонкопленочных плоских конденсаторах происходят электрические разряды между обкладками при ударах частиц об одну из обкладок. При этом разряды возникают в точках ударов частиц за счет образования сквозных каналов в диэлектрическом изоляторе либо за счет локального повышения проводимости диэлектрика в результате его ударного сжатия.

Срабатывание газонаполненной ячейки происходит а результате образования сквозного отверстия в стенке ячейки при ударе частицы. Через образовавшееся отверстие газ выходит из ячейки, что приводит к замыканию контактов датчика и подаче электрического сигнала на регистрирующее устройство. Подобные детекторы в виде матриц, состоящих из большого количества ячеек, чаще используются в натурных экспериментах. Они дают информацию о времени и точке попадания микрометеорных частиц, но не позволяют измерять их параметры.

Задача измерения параметров частиц достаточно сложна, поскольку практически все физические эффекты, возникающие при ударе частицы о преграду: эмиссия электронов и ионов, световая вспышка, пьезоэфект и др. - зависят от скорости, массы и плотности частицы. Определение всех этих параметров возможно в некоторых случаях на основании показаний комбинированных датчиков, которые одновременно производят регистрацию нескольких физических эффектов, обусловленных ударом частицы.

В лабораторных имитационных установках с электростатическим ускорением микрочастиц для измерения параметров частиц могут использоваться, как уже указывалось, электростатические датчики, реагирующие на собственный заряд частиц. В натурных экспериментах применение таких датчиков обычно затруднено из-за малого собственного заряда микрометеорных частиц.