Устройство для диагностики параметров электронно-ионных колец Советский патент 1986 года по МПК H05H7/00 

I Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллективному ме.оду ускорения ионов, и может быть использовано для измереНИН размеров, скорости, смещения электронно-ионных колец, а также для измерения нело-цорых характеристик синхротронного излучения (СИ) кольцёвьк сгустков, . , . Известно устройство для определе Н1 я ;;1 азмеров электронных колец, основ ное на том, что при продольном движении электронное кольцо высаживается на металлическую мишень, с наружной стороны которой расположен сцинтиллятор, Этот сцинтнллятор светится под действием тормозного J-излучения в месте высадки электро нов кольца. По форме световой вспыш ки можно определить лишь поперечные размеры кольца, которые в процессе измерения разрушаются. Продольные размеры данным устройством определить нельзя. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для диагностики параметров электронно-ионных колец, содержащее ускоряющую трубку, в которой рас-положены зеркала для отражения синкротронного излучения кольца, систему регистрации и обработки синхро тронного излучения и источник монохроматического излучения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа контролируемых параметров кольца. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для диагностики параметров электронноионных колец, содержащем ускорительную трубку, в которой расположе ны зеркала дпя отражения синхротрон ного излучения исследуемого кольца, систему для регистрации и обработки синхротронного излучения, на внутре ней поверхности трубки по окружности установлены три плоских зеркала, отражающие поверхности которых параллельны продольной оси трубки, а к вертикальной оси трубки отражаю щие поверхности двух из этих збркал расположены под углом 45и отражающая поверхность третьего зеркала под углом о(, удовлетворяющим вы ражению:. ; 0 lot avcsin 2(RT-ot) где RT радиус ускорительной трубки;R ко радиус кольца в начальный момент до его ускорения; ( - высота сегмента, образованного зеркалом и внутренней поверхностью ускорительной трубки, при этом четвертое зеркало, выполненное в виде призмы, установлено на оси ускорительной трубки под углом 2о.к вертикальной оси и под углом 45 к плоскости поперечного сечения трубки . На фиг.1 приведено поперечное сечение устройства; на фиг.2 - расположение устройства в ускорительной трубке , на фиг.З - схема устройства в плоскости YZ; на фиг.4 сечение кольца на экране. Устройство для диагностики параметров электронно-ионных колец содержит одинаковые зеркала 1-3, установленные по окружности ускорительной трубки 4, и плоское зеркало 5, располагаемое в центре трубки 4. На фиг.2 показан шток 6 и . . указаны продольный 7 и поперечный 8 размеры пучка, На фнг.З показаны приемник 9 излучё1шя и экран 10, на фиг.4 приведе1а1 два следа в виде полосок 11 и 12 и показан радиальный размер кольца 13. Зеркала 1, 2 расположены под углом 45 к вертикальной оси OY. Угол oL установки зеркала 3 и угол 2 с/ установки зеркала 5 по отношению к оси OY зависят от геометрических параметров кольца и ускорительной трубки и определяются выражениемol.CX.CSm (,%) Плоскости зеркал 1-3 перпендикулярны плоскости кольца, а зеркало 5 наклонено под углом 45° к плос,кости кольца. При таком расположеНИИ зеркал синхротронное .излучение от сечений несмещенного кольца радиуса R ц попадает в центр зеркала 5 и дальше отражается в аксиальном направлении к приемнику 9 излучения,

3

Позициями 14,15,16 обозначен ход .световых лучей от противоположных сечений кольца. Л, В, А , В - противоположные сечения кольца, сплошной линией показано положение электронного кольца, когда центр на одится в точке О, пунктирной - когда в точке о , ДУ, - смещения изображений, КК - ось синг- етрни.

При покоящемся кольце устройство работает следуюшдш. образом, Синхротронпое излучение от двух противоположных сечеиий А и В кольца,расположенного коаксиально с трубой, отражается от зеркал 1-3 в плоскости кольца XY, а затем выводится из этой плоскости зеркалом 5 и попадаат на приемник 9 излучения. При этом изображения сечений А и В на экране сливаются в одно. Если кольцо смещается как цeJюcотносительно трубы ускорения на расстояшге дУ, то изображения протилополозк.ных сечений расходятся и сггсщаются на расстояпие 2у, Смеш.епис кольца в горизонтальном направлении OY не влилет на полоясение изображений. Начиная с некоторой величины смещения, лучи от сечения С MorjT попадать на экран. Тогда по его появлению можно судить одновременно и о смещении в направлении ОХ, Отличить изображения сечений А,В,С кольца друг от друга можно как при помощи последовательного закрывания зеркал, так и по величине сигнала с детектирующей аппаратуры. Это следует из того, что при отражении часть света рассеивается н поглодается, при этом свет от сечекия В отражается от четьфех поверхностей, С - от трех, А - от двух. Дпя контроля смещения по оси ОХ неоходимо все устройство развернуть на

90

Вследствие узкой направленности синхротронного излучения (раствор порядка 1°) соседние участки кольца не дают вклад в образование изображения.

При движении кольца вдоль оси OZ устройство работает следующим образом. Изображения сеченш А и В на зеркале 5 будут смещаться вдоль параллельных прямых, иаклоненны с под углом 2d. к оси ОХ, поэтому на экране 10 получается картина в виде

1485504

двух следов 11, 12, показанная на фиг.4.

Если заранее разместить источни света между зеркалами Е сечении А г (фиг.1) и получить его изображения на экране 10, то можно определить смещение AYi и АУг кольца. При этом, если это означает, что радиус кольца измешшся, тогда

JO новый радиус кольца определяется как

R -R 4 Vi-uVl

KK +г

Чо

Таким образом, радиус кольца и радиальиыг размер схя (см.фиг.4) можно измерить, используя фотографический метод.

Определение остальных параметров кольца рассмотрим в примере.

Дня определения продольных размеров Qг кольца необходимо использовать прибор с пространственновременным разрежением - диссектор (на чертеже не показано). При этом, если за время развертки прибора кольцо не успевает сместиться на лолозину своего размера, определение а будет достаточно точным.

Располагая плоскость фотокатода диссектора на пути синхронного излучения (см.фиг.З), получаем в результате угловое распределение синхротронного излучения, что несет 5 в себе информацию о наличии ионов в кольце.

Если использовать диссектор в работы фотоэлектронного умнолштеля (без временной развертки), можно определ1 ть скорость кольца )Спо длительности сигнала с : , где & - размер зеркал в аксиальном направлении.

По величине сигнала можно также судить о количестве электронов Ng в кольце. Для этого нужно откалибровать диссектор по эталоуному источнику света или по другому датчику.

0 Дпя контроля параметров вдоль всего канала ускорения устройство перемещают вдоль оси OZ. Предлагаемое устройство позволяет увеличить число контролируемых .параметров 5 кольца.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫХ КОЛЕЦ, содержащее ускорительную трубку, в которой расположены зеркала для от ражения синхротронного излучения исследуемого кольца, систему для регистрации и обработки синхротронного излучения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет увеличения числа контролируемых параметров кольца, на внутренней поверхности трубки по окружности установлены три плоских зеркала, отражающие поверхности которых параллельны продольной оси трубки, а к вертикальной оси трубки отражающие поверхности двух из этих зеркал расположены под углом 45 и отражающая поверхность третьего зеркала под угломо{, удовлетворяющим выражению/ ЯЧо оС -arcsm Z(RT-) где R- - радиус ускорительной трубки; - радиус кольца в начальный момент времени до его ускорения; (Л 0 - высота сегмента, образованного зеркалом и внутренней поверхностью ускорительной трубки, при гтом четвертое зеркало, выполненное в виде призмы, установлено на оси ускорительной трубки под углом 4 2ot к вертикальной оси и под углом 00 45 к плоскости поперечного сечения ел трубки. СЛ

/////////////

Y//////////////////////////

f f

7 ,

Фае. 2