Уже известны приборы для построения траекторпн движения заряженных частиц в э;1ектр1 чес1чи и маггп.тиых iio.uix, содержащие модс;1Ирующую электрическое поле электролитическую ванну, Б которой помещен измерительный зонд, связанный координатором с тре колесной тележкой, несущей пишущее приспособление и синусио-косинусный рещающий элемент, например, BpanuM.oui.nicM трансформатор, отрабатывающий угол поворота нулевого колеса.
Однако эти приборы не д;1ют возможности опреде.чения мгновенных радиусов кривизны траекторий .ши ксиия заряжен -,ых ча.плщ. движущихся как с нерелятивистскпми, так и релятивистскими скоростями.
В описываемом ниже приборе та задача pa3peuieiia пpи ;eнeпиc I потеициометрических решаюи их э.темснтов с квадратичными реохордами, которые вырабатыиангг напряжеиия, фуикпиоиальпо завпсяии1е от -Значения радиуса кривизны и подгпоние напряжения на спнусно-косинусный реша1он1ий ка.ретки.
На фиг. 1 изображеиа схема вычиелительн.ого устройства прибора; на фиг. 2 - схема траектографа его.
Прибор состоит из двух однородных блоков, причем один из таких блоков может быть использован в случае отсутствия магнитного поля или же при рассмотрепии движения в скреп1енном э.ектрическш: п .агпптном иоле с иерелятивистским ; скоростями. Пос.чедний случай имеет наиболее широкое раепространение.
Вычислительное устройство представляет собой электромеханический рещатель на сдвоенных потенциометрах, использующий для отработки квадратичных функций потенциометр, намотанный 5;а конггческом каркасе и выполняющий вычисление напряжений, одно из которых представляет определенную функцию от кинетической и собственной энергий частицы, а второе - действуюпдую в 1;аиравлепии г,:авной норма.:-; силу
№ 113401- 2 -
Лоренца, причем отношение этих напряжений ог1)еделяет радиус кривизны -1Скомой траекторин.
Выражение для радиуса кривизны, онределяемое балансом центробежной и центростремительной силы, онределяетея формулой:
а-2«.-.
/„ -30- « 2я„-)-«)
II - кинетическая энергия частицы в электронных вольтах; «о -- энергия покоя частицы в :).1ектроиных вольтах; „ - нормальная компонента напряженности электрического
вольт поля в,
в - индукция магнитного поля в гауссах.
Входное Hai(psi i-;c;int .v,, // коликнсирустся с но.М()нд)К) .чу. ь-оргаиа / н реверсивного д/пнателя 2 напряжением на отрезке х .чинейного реохорда . пита О1цегоея напряжением
Л ,, (//,. //1
При утом на cnajieinioM реохорде /, П)ггаюн1емся напряжением л„ (2г/о + и}, получается нервое выходное 1;апряже п-1е
KOTOjioe в iCKOTMpoM маепгг;1(1с ;.., ире-дсгавляет числитель (|)орму.ты (/). Напряжекие и Л11а.10ГИЧ1П5|м об1)а:-()л компеиеируется напряжением па отрезке // реохоптл 5, намотанного па ко)1ичсеком каркасе и 5клк)чеппого параллельно ()еохорду 3.
На выходе второго потенциометра пшряженпе будет: Л .. .V/,/:,, .v/j./i - л/:7:.
и,, --и
о :-К
/,„ - II
- y-.v..(, //I
где Л ,, - .типейньп маен1таб моддмпр с.:о|(1 псхчя. Hi conocTaiLTciiiiH т аза;л;ых вь ражеппй (ю.чучаются co(vni;;inri iiH
-V,,().J:,T
.л- .- iiO.lbT()l
Л ,. (7„St.и
Я,(1 -г;-/- ;;ол1,т г;лчт,
выполнепие которых обеспс чиг.аст n iaiiii,iiinoCTb 15ыче):нваппя траектории.
Для исследонапия двпжеппя 1;ере,15Г Т : ПСтеких часпп, и М1мепяется более проетая схема, в которой псполь:5уется второй потенциометрический блок в схеме траектографа. Пое.чедшп ; состоит и: Т1)ехко;1есной каретки 6 (фщ-. 2), чесупцй па себе )-кос; 1:ус:;ое pc: iaioiJUe Хстройсп о 7 электролит ческс й ванны с расположе1 ной и пей систе.мой электродо13, координатного устройства 8 (на чертеже показано услошю) и вычислите. ьного устройства.
Напряжение А-„ и, пропорциональное энергии частицы и измеряемое в электролитической ванне 9 с помощью среднего электрода зонда 70, компенсируется напряжением на коническом реохорде 5 с помощью нульусилителя 11 и реверсивного двигателя 2. На спаренном с ним реохорде 72 выделяется напряжение;
(jc,, входит в выражение (3). общего питания от сети), где UQ -напряжение на электро; итической ванне и коническом реохорде, поступающее от трансформатора пптания, равное Л ,, и н,.; «,, - напряжение на электродах моделируемой системы .
лв В - напряжение питания линейного реохорда, получаемое от трансформатора 12а и изменяемое в соответствии с требуемым значением магнитного поля.
Напряжение в сумме с напряжением, пропорцио ;альным нормальной компоненте электрического поля с . Е „ (с - расстояние меладу крайними электродами зонда), через линеГньп электронный усилитель 73 поступает на косинусную обмоткл Iзpaп aюндeгocя трансформатора.
Синусная обмотка его П 1тается напряже1П ем, пропорциональным энергии частицы и посту11ающ 1м через .чинейный усилитель 14.
С помощью нуль-усилителя 15 и реверсивного двигателя 16 осуществляется баланс, условием которого является;
л-,Д„« sin а ( Ки сЕ, - Д-,„л-дЛ;-: 5 /-ii-) cos а,fS)
-,.V п„ I
где у. - угол поворота рулевого колеса каретки и связанного с ним ротора вращающегося трансформатора.
При и Ид радиус кривизны будет;
а соответственно условию (8);
При этом необходимо выполнение условий;
. - /э
где К, 1-: и К. - соответственно коэффициенты усиления но выражениям (7) и (8), а 1,,- скорость частицы, соответствующая //,,.
Точность вычисления траекторий при наличии скрещенного электрического и магнитного поля не уступает точности работы траектографа на электростатических полях и составляет 1 о наличии возможности ее повышения. Точность работы решающего узла, вычисляющего выражение (7), составляет 0,3:).
Пред м с т и 3 о б р е т е н и я
Прибор для построения траекторий движения заряженных частиц в электрических и магнитных нолях, содержащий моделирующую электрическое поле элект|юл11тическую ванну, в которой помещен измерительный зонд, связанный координатором с трехколесной тележкой, несущей пии1ущее приспособление и синусно-косинусный решающий элемент, папример, вращаюн,ийся трансформатор, отрабатывающий угол поворота
- 3 -№ 113401
«--л-„л-.
. )
с.ig д
кd -d,
К, 2е - х
№ П3401
колеса, отличающийся том, ч го. с цс.лью опрсдсмеиия мгпошчшыл радиусов кривизны траекторий движения заряжеииых частиц, движущихся как с нерелятивистскими, так и релятивистскими скоростями, в ием применены потенциометрические решающие элементы с квадратичными реохордами, вырабатывающими напряжения, функционально зависящие от значения радиуса кривизны и подающие напряжения иа синусио-косинусный рещающий элемент каретки.
