КОЛЛИМИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для получения информации о свойствах пучков заряженных частиц в ускорителях.

Известный коллиматор для измерения эммитанса пучка ускоренных частиц содержит пространственно-угловой сепаратор частиц, систему относительного сепаратора и пучка с приводом (а. с. 405185, H 05 H 7/00). Недостатком этой конструкции является невозможность регистрации той части пуска, которая поглощается конструктивными элементами сепаратора, например, стенками параллельных трубок. Регистрируются только частицы пучка, прошедшие через сепаратор.

Известна конструкция механического коллиматора пучка медленных нейтронов (см. Сороко Л.М. Мультиплексные системы измерений в физике. -М.: Атомиздат, 1980, с. 60, рис.22). Данный коллиматор содержит коаксиально установленные диафрагму с одной щелью и вращающуюся диафрагму с множественными отверстиями, соединенную с приводом.

Недостатком данной конструкции является невозможность получения полной информации в любой точке поперечного сечения пучка, так как щель и отверстия расположены на фиксированном радиусе от оси пуска и для обзора всего поперечного сечения пучка заряженных частиц необходимо предусмотреть устройство смены диафрагм с различным положением щели и отверстий.

Целью изобретения является получение полной информации о частицах в любой точке поперечного сечения потока частиц.

Поставленная цель достигается тем, что в коллимирующем устройстве, включающем одну диафрагму с щелью и второй диафрагму с множественными отверстиями, при этом вторая диафрагма соединена с приводом и имеет возможность вращения вокруг своей оси, и первая и вторая диафрагмы установлены коаксиально относительно друг друга, в устройство введено дополнительный привод, два фиксатора углового положения диафрагм, шторка центрального отверстия, при этом вторая диафрагма снабжена выступами, а отверстия на ней расположены равномерно по спирали Архимеда, щель первой диафрагмы имеет ширину не менее диаметра отверстий второй диафрагмы и длину не менее расстояния от оси вращения диафрагмы до максимально удаленного отверстия, увеличенного на величину диаметра отверстия, первая диафрагма соединена с дополнительным приводом, а шторка имеет возможность вращения вокруг своей оси путем зацепления с выступами второй диафрагмы, и каждый фиксатор углового положения имеет возможность контакта с соответствующей диафрагмой.

Указанные в заявке особенности представляют собой отличие от прототипа и обуславливают новизну предложения. Эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают создание положительного эффекта, отраженного в цели предложения, и отсутствуют в известных технических решениях.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид коллимирующего устройства, на фиг. 2 - схема расположения элементов устройства при прохождении пучка через центральное отверстие, на фиг. 3 - схема расположения элементов устройства при прохождении пучка через любое другое отверстие, кроме центрального, на фиг. 4 - пример конкретного конструктивного выполнения коллимирующего устройства.

Коллимирующее устройство (фиг. 1) состоит из двух коаксиально установленных диафрагм 1 и 2. В первой диафрагме выполнена щель 3, а во второй - множественные отверстия 4, оси которых расположены равномерно на спирали Архимеда. Первое отверстие выполнено в центре диафрагмы 2. На диафрагме 1 установлена шторка 5 с возможностью вращения вокруг своей оси. На диафрагме 2 выполнены выступы 6, входящие в зацепление со шторкой 5. Диафрагмы 1 и 2 снабжены соответствующими приводами вращения с фиксаторами углового положения диафрагм 7. Щель 3 имеет ширину не менее диаметра отверстия 4 и длину не менее расстояния от оси вращения диафрагмы до максимально удаленного отверстия, увеличенного на величину диаметра отверстия 4.

Для обеспечения вращения диафрагмы 1 или 2 (фиг.4) и фиксации их углового положения в качестве привода можно использовать толкатель 8, приводимый в действие, например, электромагнитом 9, а в качестве фиксатора - храповик 10. В этом случае на наружной поверхности диафрагм необходимо выполнить зубья, с которыми должны контактировать толкатель 8 и храповик 10.

Работа коллимирующего устройства заключается в последовательном вырезании диафрагмами участком пучка. Проходя через диафрагму 1, основная часть пучка поглощается диафрагмой, а часть, прошедшая через щель 3, попадает на следующую диафрагму с отверстиями 2. Диафрагмы 1 и 2 так устанавливаются при помощи приводов с фиксаторами углового положения диафрагм 7, что часть пучка, прошедшая через щель 3, попадает в зону только с одним отверстием 4. Затем частицы, прошедшие через отверстие 4, попадают на измерительные устройства, считывающие необходимую информацию. Для исключения одновременного считывания информации через центральное отверстие и любое другое, расположенное на спирали Архимеда, диафрагма 1 снабжена вращающейся шторкой 5, выполненной, в форме мальтийского креста. При перемещении диафрагм 1 и 2 шторка 5 вращается вокруг своей оси за счет зацепления с выступами 6 на диафрагме 2. Центральное отверстие попеременно то открывается, то закрывается зубьями шторки 5. В положении, когда центральное отверстие 4 не закрыто шторкой 5 (фиг. 2), щель 3 в диафрагме 1 проецируется на диафрагму 2 с отверстиями таким образом, что в проецируемый участок попадает только центральное отверстие. В положении, когда центральное отверстие 4 закрыто шторкой 5 (фиг.3), щель 3 проецируется на участок с любым другим отверстием 4, находящимся на спирали Архимеда. Размеры щели 3 выбраны таким образом, чтобы при проецировании ее на диафрагму 2 с отверстиями 4, все отверстия при относительном вращении диафрагм на 360 градусов, хотя бы один раз попали в зону щели 3. Размещение осей отверстий 4 на диафрагме 2 по спирали Архимеда, позволяет расположить их равномерно на диафрагме, обеспечив обзор всего поперечного сечения пучка от центра его к периферии при повороте диафрагмы на полный оборот. Выбор количества отверстий и их размеров определяется поперечным сечением пучка, видом частиц, их плотности в потоке и уточняется экспериментальным путем.

При применении в качестве привода с фиксатором толкателя 8 и храповика 10 устройство работает следующим образом (фиг.4). При одиночном срабатывании электромагнита 9 происходит перемещение толкателя 8, что приводит к повороту диафрагмы 1(2) на один зуб. Для поворота диафрагмы на больший угол необходимо подать несколько импульсов на электромагнит 9. Храповик 10 фиксирует диафрагму от несанкционированного проворота.

Использование предлагаемого коллимирующего устройства обеспечивает по сравнению с существенными устройствами следующие преимущества.

1. Упрощается конструкция коллиматора, отпадает необходимость установки механизма смены диафрагм с различным положением щели и отверстий.

2. Появляется возможность получения полной информации о состоянии частиц в любой точке поперечного сечения потока частиц.

Использование: ускорительная техника, получение информации о свойствах частиц в пучках. Сущность изобретения: устройство содержит коаксиально установленные диафрагму с щелью и диафрагму с множественными отверстиями, соединенные с приводами вращения и фиксаторами углового положения, а также шторку центрального отверстия, например, в форме мальтийского креста, периодически открывающую и закрывающую центральное отверстие в диафрагме с множественными отверстиями, оси которых расположены равномерно по спирали Архимеда. Вторая диафрагма снабжена выступами. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Коллимирующее устройство, содержащее коаксиальные первую диафрагму с щелью и вторую диафрагму с отверстиями, выполненную с приводом вращения вокруг оси, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности, оно снабжено фиксаторами углового положения диафрагм, первая из которых выполнена с приводом вращения вокруг оси, и шторкой центрального отверстия, выполненной с возможностью вращения и зацепления с выступами второй диафрагмы, отверстия которой расположены равномерно по спирали Архимеда, при этом длина и ширина щели первой диафрагмы составляет не менее расстояния от оси до наиболее удаленной точки и диаметра отверстий второй диафрагмы соответственно. 2. Коллимирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что привод вращения диафрагмы вокруг оси выполнен в виде толкателя, а фиксатор углового положения - в виде храповика, при этом диафрагмы выполнены с наружными зубьями, кинематически соединенными с толкателем и храповиком.