Способ измерения распределения плотности заряженных частиц в пучке Советский патент 1990 года по МПК H05H7/00 

f-A JOCfl

Г

.to

Изобретение относится к области ускорительной техники. Способ измерения распределения плотности заряженных частиц .осуществляется следующим образом: синхроимпульс (СИ) ускорителя, приходящий асинхронно с кадровым СИ телевизионной камеры и предназначенный для подготовки измерительной аппаратуры, используют для . выделения последнего кадрового СИ перед выводом пучка. В момент прихода последнего кадрового СИ осуществляют f гаш 1 гашение электронного пучка видикона (В). Выводимый пучок облучает люминесцентный экран, который под действием заряженных частиц светится на протяжении все.го времени вывода пучка (Гдые, а также еще некоторое время после прекращения вывода , что связано с послесвечением люминофора. Изображение аучка с экрана проецируют на мишень В. Так как л/ч В блокирован, то весь свет, собираемый с люминесцентного экрана, участвует в образо.вании потенциального рельефа на мишени В. Время гашения с гдц, В, а значит и. время накопления информации устанавливают из выражения оц, . - время инерционности В. Измеряют профиль пучка, после стирания остаточного изображения производят повторное гашение луча В на такое же число кадров, измеряют фон в обоих случаях и вычитают из первого измерения второе. Способ имеет высокую точность измерения. 8 ил. Я I I I JI « П J(9 .tf i (Л С 4 Од О) 00 4 (Г

О-«

Изобретение относится к ускори- теЛыюЙ технике и может быть исполь эовано для измерения параметров заря- Я:еннЫх частиц..

Цепью изобретения является повыше - ине точности измерения распределения плотности заряженных частиц в пучке.

Не фиг.1 приведена структурная .(|:Хема устройства для осуществления JQ предложенного способа; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройст be; на фиг .З - мишень видикона; на |})иг,4 - потенциальный рельеф мишени, вертикальное сечение; на фиг.5 - то зке, луч находится в конце -кадра; на фиг. - временные зависимости вы |Ходного сигнала.

; Устройство содержит телевизионную :камеру 1, изготовленную на видиконе 2Q 12 с мишенью 3, синхроблок 4, анйлого- ;цифровой преобразователь 5 с опера- :тивной памятью, регулируемый блок га- :шения 6, выполненный на основе цифро- ;вого счетчика, блок выделения послед-25 него кадрового синхроимпульса 7 перед выводом пучка, выполненкьШ на основе схемы цифровой задержки 8, КЗ-триггер 9 и схемы совпадения 10, лтоминес- центный экран 11, объектив 12 телеви- ,„ зиоиной камеры. Бьгходы кадровых и строчных синхроимпульсов со схемы синхрогенератора телевизионной каме-- ры соединены с входами синхроблока, выход синхроблока подключен к такто™ вому входу аналого-цифрового преоб- разователя (А1Щ), выход с видеоусилителя телевизионной камеры подклю шн к аналоговому входу МЩ, выход схемы кадровых импульсов синхрогенератора теЛевизион1юй камеры соединен с вхо- уцом 13 схемы совпадения 10 и тактовым входом регулируемого блока гашения 6, вход 14 схемы ияФровой задерлжи 8 подключен к шине синхроимпульса ускр- рителя, выход 15 схемы совпадения 10

соединен с запускающим входом регули- руемого блока гашения и R-входом КЗ- триггера, выход схемы цифровой задержки соединен с S-входом КЗ-триггера, выход RS-триггера соединен с вхо- 50 дом схемы совпадения, выход р-егулиру- емого блока гашения 6 Подключен к входу схемы формирования гасящих импульсов телевизионной к амеры. Все блоки через управляемые входы подклю- 55 чены к каналу каркаса и ЭВМ,

Данный способ поясняется нремейны- ми диаграммами., представленными на

45

фиг.2, где 16 - кадровые синхроимпульсы TV-камеры, 17 - синхроимпульс ускорителя, 18 - импульсы гашения электронного луча видикоиа , 19 - время вывода пучка, 20 - время свечения люминесцентного экрана, 21 - время образования потенциального рельефа на мгтаени виднкона, 22 - кадры оцифровки видеосигнала; I - измерения профиля пучка, II - измерения тепловых токов видикоиа (фона).

Способ осуществляется следукщим образом. Синхроимпульс 17 ускорителя, приходящий асинхронно с кадровым синхроимпульсом 16 телевизионной камеры 1 и предназначенный для подготовки измерительной аппаратуры, используют для вьщеления последнего кадрового синхроимпульса перед выводом пучка. В момент прихода последнего кадрового синхроимпульса 16 осуществляют гашение 18 электронного пучка видикона 2. Выводимый пучок 19 облучает люминесцентный экран 11, который под действием заряженных частиц светится на протяжении всего времени вывода пучка Jg jg, а также еще некоторое время д, после прекращения вывода пучка, что связано с послесвечением люминофора. Изображение пучка с зкрана 11 проецируют при помощи объектива 12 на мишень 3 видикона 2. Так как луч видикона 2 блокирован, то весь сват, собираемый с люминесцентного экрана 11, участвует в образовании потенциально -о рельефа 21 на мишени 3 видикона 2.

Бремя гашения видикона, а значит и время накопления информации устанавливают, исходя из времени вывода пучка, времени послесвечения люминофора экрана и инерционности видикона

гаш

выв ЛФЛч -ин

Причем время гашен я 18 луча вйдико- / на 2 выбирают, таким, чтобы на нем укладывалось целое число .телевизионных кадров. Плотность распределения заряженных частиц в пучке, или для краткости профиль пучка, измеряют в первом кадре после гашения посредством оцифровки видеосигнала 22.

Затем после стирания остаточного изображения профиля пучка на мишени 3 видикона 2 производят повторное гашение 18 луча видикона на такое же число кадров. На мишени 3 видикона 2 образовывается потенциальный рельеф 21 из-за темнопых токов видикона

2, По окончании гашения производят измерение фона,затем из первого из- .мерения вычитают второе.

Необходимость гашения луча видико- на с приходом последнего кадрового синхроимпульса вызвана тем, что в случае гашения луча видикона в любой другой момент времени, в том числе и с началом вьшода пучка, который несинхронизирован с кадровым синхроимпульсом, на мишени видикона остает- ся неоднородность потенциального рельефа. Сказанное выше иллюстрируется на фиг.3-5. На фиг.З схематически изображена мишень видикона, строки расположены горизонтально На фиг,А представлено вертикальное сечение потенциального рельефа мишени видикона для момента времени, когда электронный луч видикона находится в начале кадра 23,а на фиг.З представлено аналогичное сечение для момента времени, когда луч находится в конце кадра 24.

Неоднородность сечения потенциашьного 25 кадров - 1,18 В. Это объясняется

рельефа мишени видикона в виде вызвана темновыми токами

сту.пеньки вызвана темновыми токами видикона, накапливаемыми за время одного кадра.

Если предположить, что вывод пуч- ка пришелся на момент времени начала кадра 23 и сразу же прерывать ход луча и произвести его гашение, то на мишени останется потенциальньй рельеф, представленный на фиг,4. Поверх него за время накопления наложится изображение профиля пучка, что приведет к искажению пространственной формы пучка на величину ступеньки, так как при измерении профиля пучка развертка луча видикона начинается с начала кадра.

Величина ступеньки на потенциальном рельефе м гшени видикона ЛИ- 426 с напряжением на сигнап;ьной пластине и 13 В составляет 0,04 В. Учет неточности от ступеньки при изме- ряемоЕ с TV-камеры сигнала в 1 В приводит к улучшению точности на 4%.

Поэтому, чтобы избежать неточности в измерении профиля пучка, связанной с введением гашения, необходимо начинать гашение луча видикона синхронно с кадровым импульсом. Начало гашения с последним кадровым синхроимпульсом перед- выводом пучка - это оптимальньй выбор с точки зрения накопления потенциального рельефа .за счет темновых токов видикона во время гашения.

Рассмотрим пример реализации способа.

Проведем облучение люминесцентного зкрана из AljOjCr с временем послесвечения С дц, 30 мс, пучком протоиоЕ длительностью 5 мс. Для измерений использовалась телевизионная камера КТП-40 с видиконом (з и напряже0 нием на сигналь :ой пластине U 13 В. Измерялся выходной сигнал d TV-камеры для одной из точек в центре пучка в зависимости от времени гашения луча видикона. Луч видикона гасился в

5 момент прихода послед})его кадрового синхроимпульса перед выводом пучка. На фиг.6 представлена зависимость величины выходного сигнала от времени гашения луча видикона, Из привеQ денного графика видно, что введение режима накопления приводит к увеличению выходного сигнала с видикона. Например, сигнал после первого кадра накопления составлял 0,6 В, а после

тем, что весь собираемый свет от послесвечения люминесцентного экрана участвует в образовании сигнала с видикона и время гашения, кроме того, учитывает инерционность видикона,

которое для J H-426 составляет 3 кадра (60 мс) . Вычисляем время гашения луча видикона.

rauj 5 + 30 + 60 95 мс. В данном случае время гашения для измерений следует выбирать равным 100 мс, что соответствует 5 кадрам. Устанавливать для измерений время, большее 100 мс, не следует, так как увеличение сигнала в этом случае происходит исключительно за счет темновых токо в видикона. Целое чис,- ло кадров гашения выбирается также с той целью, чтобы произвести измерение фона в тех же условиях, что и измерение пучка.

На фиг.7 представлена величина выходного сигнала с видикона ЛИ-426 при В в отсутствии пучка в за- висимости от времени накопления. Из

графика видно, что через 100 мс вклад темновых токов составляет 0,20 В, Поэтому из измеренного профиля пучка вычитают фон, вызванный темно- выми, что значител ьно улучшает точ- ность измерения.

Результаты вычитания для одной из -точек ц центре изображения пучка представлены на фиг.8. Из приведен

Horo графика видно, что в результата- 11спользования гашения в тече-; ние 5 кадров м применения вычитаний фона достигается улучшение точности И9 «ерения примерно на 40%.

Ф о р м у ла изобретения

1

Способ измерения распределения плотности заряженных частиц в пучке включающий облучение люминесцентного экрана пучком заряженных частиц, проецирование изображения на мишень ви- дикона, измерение профиля пучка посредством бцифровки видеосигнала в следующем телевизионном кадре после начала вывода пучка, отличающийся тем, что, с. целью повышения точности измерения, дополнительно производят операцию гашения электронного луча видикона, причем момент начала гашения совмещают с моментом

11

п

Пцнои

прихода последнего кадрового синхроимпульса перед выводом пучка, гашение луча видикона осуществляют на целое; число кадров, при этом суммарную длительность гашения устанавливают равной

еы8 пюм

е где - время гашения видикона, с|

выа время вывода пучка, с; люм - послесвечение люминофора,с} ин - время инерционности видикона, с,

по окончании гашения измеряют профиль пучка J затем после стирания остаточного изображения на мишени видикона производят повторное гашение луча видикона на такое же число кадров, но в отсутствии пучка, и по окончании повторного гашения измеряют фон, обусловленный темновыми токами видикона и вьтитают из первого измерения второе.

гЛ

1,20

. 0,80

0,0 0,20 W 0 so 80 100 фс}

Фиг.6

аг

Ф11г.5

0.30

V{B)

,„, 20 НО SO ВО wo t(M€) ..1

W

0

(б

IL

-Зв