Способ измерения поперечного распределения зарядов в пучках заряженных частиц Советский патент 1988 года по МПК H05H7/00 G01T1/29 

сг

Изобретение относится к технической физике, в частности к ускорительной технике, и может быть использовано на ускорителях различных типов для контроля пространственных параметров пучка ускоренных частиц.

Цель изобретения - повышение быстродействия способа и упрощение его реализации.

На фиг.1 и 2 приведено схематическое изображение двух проекций устройства, реализующего данный способ измерения.

На фиг.1 и 2 представлены исследуемый пучок 1, конденсатор, формирующий извлекающее электрическое поле 2, формирующая щель 3, конденсаj ВИЯ н не содержит, в частности, источников питания и регистрирующей ап паратуры. В качестве матричного коллектора может быть применен электронно-оптический преобразователь с

тор 4, Формирующий отклоняющее электпп последующей регистрацией оптического рическое поле, измерительные электро- и

изображения телевизионной техникой. В этом случае на экране телевизионно го монитора будет стационарное изображение поперечного распределения в исследуемом пучке. Пространственное разрешение предлагаемого способа зависит от напряженности извлекающего поля и размеров формирующей щели. При напряженности поля - 1 кв/см и поперечном размере щели 1 мм пространственное разрешение способа измерения поперечного распределения -г. 1 мм х X 1 мм. При характерных размерах 100 мм время формирования распределения образующихся при ионизации частиц на измерителып-jx электродах матричного коллектора при извлечении ионов составляет не, при извлечении электронов это время уменьшается до значения 2-5 не.

1. ды матричного коллектора 5, 1 , образующиеся при ионизации частицы.

Способ осуществляют следующим образом.

Образующиеся при ионизации иссле- дуемым пучком 1 остаточнбго газа частицы 1

1

в извлекающем электричес

ком поле конденсатора 2 приобретают различную энергию в зависимости от места их возникновения. Проходя через Лормирующую щель 3, они образуют ленточный пучок, пространственное распределение частиц в котором соответствует распределению частиц в исследуемом пучке в направлении, перпендикулярном направлению извлечения а распределение частиц по энергии соответствует распределению частиц в исследуемом пучке в направлении, параллельном направлению извлечения. В отсутствие отклоняющего электрического поля конденсатора 4 возникающие при ионизации частицы 1 , Ij образуют на измерительных электродах коллектора 5 однокоординатное распределение, соответствующее распределению частиц в исследуемом пучке в направлении, перпендикулярном направлению извлечения (1 , Ij ) . Постоянное электрическое поле конденсатора 4, перпендикулярное к Лорнирующей щели 3, отклоняет возникающие при ионизации частищ.1 If , 1 на различные углы в зависимости от их энергии, т.е. в зависимости от места их возникновения. Таким образом, на измерительных электродах матричного коллектора 5 образуется двухмерное распределение воз11 1

никающих при ионизации частиц 1 , 1

соответствующее распределению частиц в поперечном сечении исследуемого пучка. Нелинейность отклонения

у ; где ai - угол от.клонения, h

Е - энергия частицы, может быть учтена, например, соответствующим размещением электродов матричного коллектора 5 либо при дальнейшей обработке информации средствами вычислительной техники.

Схема измерителя иллюстрирует принцип предлагаемого способа измереВИЯ н не содержит, в частности, источников питания и регистрирующей аппаратуры. В качестве матричного коллектора может быть применен электронно-оптический преобразователь с

последующей регистрацией оптического

изображения телевизионной техникой. В этом случае на экране телевизионного монитора будет стационарное изображение поперечного распределения в исследуемом пучке. Пространственное разрешение предлагаемого способа зависит от напряженности извлекающего поля и размеров формирующей щели. При напряженности поля - 1 кв/см и поперечном размере щели 1 мм пространственное разрешение способа измерения поперечного распределения -г. 1 мм х X 1 мм. При характерных размерах 100 мм время формирования распределения образующихся при ионизации частиц на измерителып-jx электродах матричного коллектора при извлечении ионов составляет не, при извлечении электронов это время уменьшается до значения 2-5 не.

Таким образом, в данном способе измерения поперечного распределения время формирования распределения возникающих при ионизации частиц на коллекторе ограничено лишь временем движения этих частиц от места возникновения до коллектора, что позволяет обеспечить непрерывный контроль быст- ропеременн1-,1х пучков с указанной временной задержкой. Кроме того, отсутствие высоковольтного генератора переменного напряжения существенно упрощает реализацию предлагаемого способа.

Формула изобретения

1. Способ измерения поперечного распределения зарядов в пучках заряженных частиц, основанный на ионизации остаточного газа исследуемым пучком, согласно Которому частицы, образованные в процессе ионизации, из- влекают электрическим полем, напряженность которого превышает напряженность собственного поля пучка, и регистрируют, а о распределении зарядов в исследуемом пучке по координа- те, перпендикулярной направлению извлечения, судят по распределению в этом направлении образованных при ионизации частиц, отличающийся тем, что, с целью повыше- ния быстродействия способа и упрощения его реализации, образованные при ионизации частицы после извлечения формируют в ленточньш пучок, поверхность которого перпендикулярна оси исследуемого пучка, и затем постоянным электрическим полем, перпендикулярним образующей поверхности ленточного пучка, его отклоняют на коорди- натно чувствительный коллектор, на котором регистрируют двухмерное распределение образованных при ионизации частиц, при этом толщину ленточного пучка формируют равной или меньшей необходимой величины пространственного разрешения, а напряженность отклоняющего поля и его протяженность выбирают в зависимости от напряженности извлекающего поля так, чтобы размеры распределения образованных при ионизации частиц на коллекторе по обоим направлениям измерения были одного масштаба.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формирование ленточного пучка осу1цествляют путем пропускания извлекаемых частиц через формирующую щель.

Изобретение относится к технической физике. Способ измерения поперечного распределения зарядов в пучках (П) заряженных частиц (Ч) реализован в устройстве. Образующиеся при ионизации исследуемым П 1 остаточного газа Ч 1, и 1г в извлекающем электрическом поле конденсатора 2 приобретает различную энергию в зависимости от места их возникновения. Проходя через формирукщую щель (ФЩ) 3, они образуют ленточный П, пространственное распределение Ч в котором соответствует распределению Ч в исследуемом П в направлении, перпендикулярном направлению извлечения, а распределение Ч по энергии соответствует распределению Ч в исследуемом П в направлении, параллельном направлению извлечения. В отсутствие отклоняющего электрического поля конденсатора 4 Ч 1, и 1 образуют на измерительных электродах коллектора 5 од- нокоординатное распределение, соответствующее распределению Ч в исследуемом П в направлении, перпендикулярном направлению извлечения (l , ,1). Постоянное электрическое поле конденсатора 4, перпендикулярное ФЩ 3, отклоняет Ч 1 и 1 на различные углы в зависимости от их энергии и на измерительных электродах коллектора 5 образуется двухмерное распределение и 1, и Ij , соответствующее распределению Ч в поперечном сечении исследуемого П. Изобретение повышает быстродействие способа и упрощает его реализацию. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ё С/ с

li, I z

Фиг.1

/////

i

V

//

///

i

/Риг.2