Система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником излучения Российский патент 2020 года по МПК H01J49/00 H01J47/00 G01K7/00 

Изобретение относится к комплексным приборам одновременного измерения различных характеристик заданного типа излучения, в частности к приборам одновременного измерения заряда и энергии принимаемого излучения.

Известен микрокалориметр (патент РФ №181370), содержащий: приемник излучения, блок термопар, блок измерения, при этом блок термопар выполнен в первом вакуумированном корпусе так, что термопары состоят в теплопроводном контакте с внутренней поверхностью приемника излучения, при этом контактные провода с термопар подаются на измерительный блок через вакуумированный разъем, внешняя поверхность приемника излучения выполнена во втором вакуумированном корпусе с окном, прозрачным для измеряемого излучения, поверхность приемника излучения выполнена в виде двух конусов, направленных основаниями друг к другу так, что один из конусов в своей вершине содержит отверстие для приема излучения.

Недостатком данного решения является невозможность определения заряда одновременно с измерением энергии корпускулярного излучения

Технической задачей заявляемого решения является: определение зарядовых характеристик одновременно с энергетическими для корпускулярного типа излучения.

Техническим результатом заявляемого решения является: определение полного заряда одновременно с полной энергией за заданный интервал времени для корпускулярного типа излучения.

Указанный технический результат достигается тем, что предложена система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником излучения содержащая: приемник излучения, блок термопар, блок калориметрических измерений, блок зарядовых измерений, согласно решения, приемник излучения выполнен в виде двух элементов, каждый из которых подключен последовательно через конденсаторный блок на заземляющий электрод, а блок зарядовых измерений выполнен в виде двух гальванометров так, что параллельно каждому конденсаторному блоку подключен гальванометр, при этом контактные провода к каждому из конденсаторных блоков подаются через вакуумированный разъем, блок термопар, выполнен в первом вакуумированном корпусе, так что термопары состоят в теплопроводном контакте с внутренней поверхностью второго элемента приемника излучения, при этом контактные провода с термопар подаются на измерительный блок калориметрических измерений через вакуумированный разъем, внешняя поверхность второго элемента приемника излучения выполнена во втором вакуумированном корпусе к отверстию которого прикреплен стыковочный элемент, прозрачный для измеряемого излучения, стыковочный элемент, прозрачный для измеряемого излучения представляет собой трубчатый элемент для вакуумированного соединения с источником излучения, а первый элемент приемника излучения, выполненный в виде диафрагмы расположен между стыковочным элементом, прозрачным для измеряемого излучения и вторым элементом приемником излучения,

Возможность измерения заряда обеспечивается тем, что несфокусированный поток корпускулярного излучения (доля которого пренебрежимо мала) падает на поверхность первого токопроводящего элемента приемника излучения, и его заряд измеряются с помощью первого гальванометра, а сфокусированный поток корпускулярного излучения падает на конусообразную поверхность второго токопроводящего элемента приемника излучения где происходит многократное переотражение так, что излучение многократно отражаясь практически не выходит обратно из приемника излучения и его заряд измеряется вторым гальванометром, при этом обеспечивается возможность измерения энергии, поскольку основная часть корпускулярного излучения отдает не только заряд, но и энергию нагревая стенки второго токопроводящего элемента на котором расположена система термопар сигналы с которых поступают на блок калориметрических измерений.

На фиг. 1. представлена система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником изучения.

Система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником изучения содержит: общий корпус - 1, приемник излучения выполненный в виде двух токопроводящих элементов - 2, каждый из которых подключен последовательно через конденсаторный блок - 3 на заземляющий электрод - 4, а блок зарядовых измерений 5 выполнен в виде двух гальванометров - 6 так, что параллельно каждому конденсаторному блоку подключен гальванометр, при этом контактные провода к каждому из конденсаторных блоков подаются через вакуумированный разъем - 7, блок термопар - 8 выполнен в первом вакуумированном корпусе - 9, так что термопары состоят в теплопроводном контакте с внутренней поверхностью второго элемента приемника излучения - 10, при этом контактные провода с термопар - 11 подаются на измерительный блок калориметрических измерений - 12 через вакуумированный разъем, внешняя поверхность второго элемента приемника излучения - 13 выполнена во втором вакуумированном корпусе - 14 со стыковочным элементом, прозрачным для измеряемого излучения - 15, при этом первый элемент приемника излучения выполненный в виде диафрагмы расположен между стыковочным элементом, прозрачным для измеряемого излучения и вторым элементом приемником излучения.

Устройство работает следующим образом: с помощью стыковочного переходного элемента, прозрачного для измеряемого излучения заявляемая система соединяется с источником излучения, после этого весь объем системы откачивается до давления Р=10^-6÷10^-7 Па. Затем источником излучения генерируется заданный тип излучения, который измеряется заявляемой системой.

В таблице 1. представлены результаты использования системы микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником изучения, выполненной по заявленному решению, примененной для измерения энергетических характеристик пучка электронов в измерителе калориметрическом ИКТ-1Н - относительная погрешность составила не более 0,1% и для измерения зарядовых характеристик пучка электронов баллистическим гальванометром M195 относительная погрешность составила не более 0,2%

Пример 1.

Предварительно с помощью стыковочного переходного элемента, прозрачного для измеряемого излучения - заявляемая система соединяется с источником излучения электронов - генератором импульсных напряжений ГИН 600, затем внутренний объем системы микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником изучения откачивается до значении давления Р=10-6÷10-7 Па., после этого генератор импульсных напряжений ГИН-600 излучает электроны энергия которых в импульсе составляет в среднем 1 дж при количестве электронов 1,6*10¹⁹ Кл. Измерения одного импульсного потока электронов производятся следующим образом: несфокусированная часть потока электронов попадает на первый элемент приемника излучения и затем накапливается на первом конденсаторном блоке, который разряжается при включении первого баллистического гальванометра М195, показывая их количество равное 0,01*10¹⁹ Кл, сфокусированная часть потока электронов проходя через диафрагму первого элемента приемника излучения падает на внутреннюю конусообразную поверхность второго элемента приемника изучения и накапливается на втором конденсаторном блоке, который разряжается при включении второго баллистического гальванометра M195, показывая их количество равное 1,59*10¹⁹ Кл, при этом - от протекания этой основной части потока электронов по второму элементу приемника излучения к конденсатору нагревается поверхность второго элемента, что фиксируется системой термопар контактные провода с которых подаются на измерительный блок калориметричеких измерений ИКТ-1Н, который регистрирует нагрев на 1 Дж.

Таким образом, решена поставленная техническая задача заявляемого решения: - определение полного заряда одновременно с полной энергией за заданный интервал времени для заданного типа излучения, с помощью двухэлементного комплексного приемника излучения.

Изобретение относится к комплексным приборам одновременного измерения различных характеристик заданного типа излучения, в частности к приборам одновременного измерения заряда и энергии принимаемого излучения. Технический результат - возможность определения полного заряда одновременно с полной энергией за заданный интервал времени для корпускулярного типа излучения. Система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником излучения содержит приемник излучения, блок термопар, блок калориметрических измерений, блок зарядовых измерений. Приемник излучения выполнен в виде двух элементов, каждый из которых подключен последовательно через конденсаторный блок на заземляющий электрод, а блок зарядовых измерений выполнен в виде двух гальванометров так, что параллельно каждому конденсаторному блоку подключен гальванометр, при этом контактные провода к каждому из конденсаторных блоков подаются через вакуумированный разъем. Блок термопар выполнен в первом вакуумированном корпусе так, что термопары состоят в теплопроводном контакте с внутренней поверхностью второго элемента приемника излучения, при этом контактные провода с термопар подаются на измерительный блок калориметрических измерений через вакуумированный разъем. Внешняя поверхность второго элемента приемника излучения выполнена во втором вакуумированном корпусе, к отверстию которого прикреплен стыковочный элемент, прозрачный для измеряемого излучения, который представляет собой трубчатый элемент для вакуумированного соединения с источником излучения, а первый элемент приемника излучения, выполненный в виде диафрагмы, расположен между стыковочным элементом, прозрачным для измеряемого излучения, и вторым элементом приемника излучения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником излучения, содержащая: приемник излучения, блок термопар, блок калориметрических измерений, блок зарядовых измерений, отличающаяся тем, что приемник излучения выполнен в виде двух элементов, каждый из которых подключен последовательно через конденсаторный блок на заземляющий электрод, а блок зарядовых измерений выполнен в виде двух гальванометров так, что параллельно каждому конденсаторному блоку подключен гальванометр, при этом контактные провода к каждому из конденсаторных блоков подаются через вакуумированный разъем, блок термопар выполнен в первом вакуумированном корпусе так, что термопары состоят в теплопроводном контакте с внутренней поверхностью второго элемента приемника излучения, при этом контактные провода с термопар подаются на измерительный блок калориметрических измерений через вакуумированный разъем, внешняя поверхность второго элемента приемника излучения расположена во втором вакуумированном корпусе, к отверстию которого прикреплен стыковочный элемент, прозрачный для измеряемого излучения.

2. Система микрокалориметра и цилиндра Фарадея с комплексным приемником излучения по п. 1, отличающаяся тем, что стыковочный элемент, прозрачный для измеряемого излучения, представляет собой трубчатый элемент для вакуумированного соединения с источником излучения, а первый элемент приемника излучения, выполненный в виде диафрагмы, расположен между стыковочным элементом, прозрачным для измеряемого излучения, и вторым элементом приемника излучения.