Способ измерения параметров ионов в электронных кольцах коллективного ускорителя ионов Советский патент 1988 года по МПК H05H11/00 

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллективному методу ускорения ионов электронными кольцами, и может быть использовано для определения количества, заряда и типа ионов в релятивистских электронных пучках.

Целью данного изобретения являетс расширение функциональных возможноетей способа за счет увеличения числа одновременно измepяё Iыx параметров ионов, а именно; определения типа, заряда, количества ионов и потенциала электрического поля кольца, а

также повышение точности измерений,

1

Предлагаемый спосб.б позволяет определять большее число параметров ионов в кольце по сравнению с известны ми способами, В частности, реализованньв1 в ОНМК ОИЯИ на прототипе коллективного ускорителя тяжелых ионов (КУТИ) способ измерения произведения Ne X N числа электронов на число ио- нов, в котором измеряется выход тормозного излучения электронов, позволяет судить лишь о полном числе ионо в кольце и не определяет тип ионов и количество ионов данного типа. Предлагаемый способ позволяет измерять одновременно тип, заряд и количество ионов в кольце..

На фиг.1 представлена схема измерения на фиг.2 - схема электронного кольца.

Внутри камеры 1 адгезатора ускорителя удерживается электронное кольцо 2 с ионной компонентой 3. Синхро,тронное излучение (си) 4 электронов направляется по вектору скорости. Рассеянное на ионах СИ 5 выводится через окно бис помощью оптической системы 7 направляется на спектральный прибор 8. Регистрация спектральНого состава излученх-ш производится регистрирующим прибором 9. СИ электронов поглощается и изотропно перейзлу ается, т.е, рассеивается вследствие процесса резонансной флюоресценции ионами всех типов и зарядов. Находящихся в кольце. Поэтому спектр этого.рассеянного излучения, в отличие от сплошного спектра СИ электро нов, является линейчатым и состоит из набора длин волН линий излучаг тельньЬс переходов ионов, накапливаемых S кольце. Эти линии известны и затабулироааны. Сравнивая длинь волн

измеренных линий с табличными, определяем тип и заряд ионов. Затем, измеряя интенсивность и ширины линий, , можно определить число ионов данного типа и потенциал электрического пЬля кольца (измерения интенсивности и ншрины линий спектра производятся известным методом, например, с помощью фотопластинки или фотоэлектронного умножителя).

Накачка переходов ионов происходит сплошным спектром СИ, при зтом интенсивность Флюоресценции

1

O.-JCW- K- II;-1 (Вт), (1)

сечение флюоресценции, см, где DO

J, спектральная плсгтность мощсиности синхротронного излуВт

чения, ,

ЛЛо собственная ширина спектральной линии. А,

П; плотность ионов, --J,

1 эффективная оптическая длина ПУТИ СИ, см.

После вычисления эффективной оптической длины пути СИ 1 .получаем формулу для определения числа ионов в кольце

м . - (О

{/г

(2)

Jcv,(Жoi,af

где Se - сечение электронного коль. да, RJ, - средний радиус электронного

кольца, см;

aj - радиус сечения ионного кольца см.

Для большинства типов ионов ширина линии определяется эффектом Доплера, так как все ионы колеблются в потенциальной яме суммарного электрИч еского поля электронов и ионов. Из закона сохранения энергии имеем

MiVi

(3) 2;Чх -2

где с - потенциал электрического поля кольца-, M;,Z - масса и заряд иона.

Ширина- линии л 91 определяется из формулы

TV- V;/C,(4)

где V4 -.скорость иoнai «Х - длина волны излучения. .

Используя (3) и (4), получаем:

м; с

2

(5) ir

2Zi

При этом MV - ширина на полувысоте спектральной линии . В случае атомов водорода или водородноподобных ионов уширение линии определяется эффектом Штарка, поэтому по ширине из известных формул сразу определяется электрическое поле кольца. Для остальных типов ионов уширение линии за. счет эффекта Штарка составляет не более 10%.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИОНОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЬЦАХ КОПЛЕКТИВНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, включающий регистрацию синхротронного излучения электронов и измерение его параметров, отличающийся тем, что, с целью расширения, функциональных возможностей способа за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров ионов: определения типа, заряда, количества ионов и потенциала электрического поля кольца, а также повышения точности измерений, регистрируют синхротронное излучение электронов, рассеяйное ионами в направлении, перпендикулярном плоскости электронно-ионного кольца, -измеряют спектральный состав этого излучения и ширину линий излучения, по длинам волн линий измеренного спектра путем сравнения с табличными данными опре(Л деляют тип и заряд ионов, по интенсивности линий находят число ионов в электронном кольце, а по ширине спектральных линий рассчитьгаают потенциал электрического поля электронно-ионного кольца.

Фмг.1

ЫА

Ф(/г.2