МОНИТОР Российский патент 2018 года по МПК G01T1/18 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в ядерной физике и астрофизике.

Известна ионизационная камера для измерения интенсивности пучков заряженных частиц, состоящая из двух электродов, между которыми находится газ, установленных перпендикулярно пучку падающих частиц [Д. Ритсон. Экспериментальные методы в физике высоких энергий. Издательство "Наука", 1964, с. 500]. Между электродами подается напряжение, под влиянием которого электроны ионизации, образованные проходящим пучком, собираются на сигнальном электроде и регистрируются электронными схемами. Если сигнальный электрод сплошной, то регистрируемый сигнал пропорционален интенсивности падающего пучка.

Прототипом заявляемого изобретения является устройство, которое состоит из сцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя (ф.э.у.) [А.И. Абрамов и др. Основы экспериментальных методов ядерной физики. М.: Атомиздат, 1977]. Анод ф.э.у. соединен с формирователем импульсов, выход которого соединен со счетчиком импульсов. При прохождении через сцинтиллятор заряженной частицы в ф.э.у. возникает электрический импульс, он поступает на формирователь, а затем на счетчик импульсов. Это устройство, установленное на пучке заряженных частиц, регистрирует число частиц за цикл и определяет интенсивность. При длительности импульса с формирователя около 10^-8 с количество просчетов при интенсивности 10⁷ частиц/с будет 10% при статистически распределенных во времени частиц в пучке. Если пучок имеет нестатистическую равномерность, что типично для ускорителей, то число просчетов возрастает неконтролируемым образом. Поэтому такие мониторы интенсивности пучка надежно работают до интенсивностей около 10⁶ частиц/с. Основным недостатком таких детекторов являются просчеты при интенсивностях выше 10⁶ частиц/с (наложение импульсов).

У таких устройств имеется недостаток: ионизационные камеры являются относительными приборами, требуется отдельный детектор и отдельные измерения для калибровки.

Задача изобретения: расширение диапазона измеряемых интенсивностей и абсолютная калибровка монитора без привлечения дополнительных детекторов.

Технический результат - увеличение диапазона изменяемых интенсивностей и самокалибровка детектора.

Технический результат обеспечивается тем, что в устройстве содержатся две части: счетная и интегрирующая, позволяющая измерять интенсивность пучка.

На фигуре 1 изображено заявляемое устройство. Оно включает сцинтиллятор 1, ф.э.у. 2, анодное сопротивление 3, операционные усилители 4 и 5, конденсатор 6, преобразователь напряжения-частота 7, формирователи импульсов 8 и 9.

Монитор работает следующим образом. Заряженные частицы пучка, проходящие через сцинтиллятор 1, создают в ф.э.у. 2 электрические импульсы тока на сопротивлении 3. Соединенная через гальваническую связь электронная схема, состоящая из операционного усилителя 4, усиливает и раздваивает сигнал, посылая один сигнал на формирователь 8, а другой - на усилитель 5, с выхода которого сигнал подается на конденсатор 6, на котором суммируется заряд в течение цикла измерения интенсивности. Этот конденсатор затем разряжается на преобразователь напряжение-частота 7. Цуг импульсов с этого преобразователя поступает на формирователь 9. Выходы с обоих формирователей 8, 9 поступают на счетчики импульсов.

При интенсивности пучка 10⁴-10⁶ частиц/с просчетами сцинтилляционного счетчика можно пренебречь, и соотношение между числом отсчетов с него и числом отсчетов с преобразователя 7 является абсолютной калибровкой монитора. При интенсивности пучка выше 10⁶ частиц/с просчетами нельзя пренебречь, а канал измерения заряда будет оставаться линеен до величины, определяемой линейностью ф.э.у., что соответствует интенсивностям практически на порядок величины выше, чем у счетного канала.

Преимущества:

- линейность детектора в широком диапазоне интенсивностей;

- для абсолютной калибровки монитора не требуется привлечения дополнительных детекторов;

- возможность использования стандартного сцинтилляционного счетчика без дополнительных переделок.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в ядерной физике и астрофизике. Монитор для измерения интенсивности пучка заряженных частиц, состоящий из сцинтилляционного счетчика, отличающийся тем, что сигнал с анода фотоумножителя через гальваническую связь поступает на электронную схему, состоящую из операционного усилителя, усиливающего и раздваивающего сигнал, при этом один сигнал посылается на формирователь импульсов, а другой на усилитель, с выхода которого подается на конденсатор, на котором суммируется заряд в течение цикла измерения интенсивности, затем конденсатор разряжается на преобразователь напряжение-частота, цуг импульсов с которого поступает на формирователь импульсов, а затем с формирователей импульсов сигналы поступают на счетчики импульсов. Технический результат – увеличение диапазона измеряемых интенсивностей и самокалибровка детектора. 1 ил.

Монитор для измерения интенсивности пучка заряженных частиц, состоящий из сцинтилляционного счетчика, отличающийся тем, что сигнал с анода фотоумножителя через гальваническую связь поступает на электронную схему, состоящую из операционного усилителя, усиливающего и раздваивающего сигнал, при этом один сигнал посылается на формирователь импульсов, а другой на усилитель, с выхода которого подается на конденсатор, на котором суммируется заряд в течение цикла измерения интенсивности, затем конденсатор разряжается на преобразователь напряжение-частота, цуг импульсов с которого поступает на формирователь импульсов, а затем с формирователей импульсов сигналы поступают на счетчики импульсов.