Устройство для измерения поляризации импульсного пучка электронов Советский патент 1991 года по МПК G01T1/32 G01T1/29 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для измерения поляризации электронных пучков.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и помехоустойчивости измерений.

Сущность предложении состоит в том, что в качестпе детекторов рассеянных пучков использованы цилиндры

Фарадея, расположенные в вакуумных ; камерах, отделенных от вакуумной камеры, в которой расположена мишень, фольгами такой толщины, чтобы поглощенная в каждой из них часть заряда измеряемого пучка, отнесенная к его полному .заряду была меньше требуемой относительной погрешности измерений, в тех же вакуумных камерах помещены коммутаторы, один илектрил каждого из них соединен.с соответствующим цилиндром Фарздея, а другой с измерителем заряда. На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства. Здесь необходимо измерить степень поляризации электронного пучка 1, образованного при рассеянии импульсного интенсивного электронного пучка 2 на тонком рассеивателе из вещества с большим атомным номером - мишени 3. Пучок 2 эмиттируется; из катода Л, на который от импульсного генератора 5 подается импульс высокого напряжения отрицательной полярности. Предлагаемое устройство состоит из мишени 6, цилиндров фарадея 7 и 8, поглощающих пучки. 9 и 10, образованные при рассеянии измеряемого пучка 1 на мишени 6, и коммутаторов 11 и 12, .которые расположены в вакуумныхкамерах 13 и It, геометрически отделенных от основной вакуумной камеры 15. (где расположен рассеиватель-мишень 3), фольгами 16 и 17. Один из электродов каждого из коммутаторов (соответственно 18 и 19) соединен с соответствующим цилиндром Фарадея, а другой (соответственно 20 и 21) - с измерителем заряда (соответственно 22 и 23 Способ измерения поляризации с помощью этого устройства состоит в том, что пучки 9 и,10, образованные при рассеянии на-мишени 6 измеряемого пучка 1 на одинаковый угол в различных направлениях на цилиндры Фарадея 7 и 8, э электронный заряд с цилиндров Фарадея через коммутаторы 11, 12 подают на измерители заряда 22 и 23 после окончания импульса тока пучка и связанных с ним переходных процессов. Процесс измерения с помощью предлагаемого устройства на основе предлагаемого способа происходит следующим образом. Измеряемый пучок электронов 1 направляют на мишень 6. Обра зованные при его рассеянии на один и тот же угол в различных направлени ях пучки 9 и 10, пройдя через фольги 16 и 17 поступают на цилиндры Фараде 7 и 8 и поглощаются в них. Часть заряда пучков при этом поглощается в фольгах. Если полный заряд в импульсе пучка равен q, а в фольге поглоща ся заряд Лч то на измерительный эле ктрод попадает заряд q q 4q. Ес требуемая точность измерений равна «Р то, очевидно, толщина фольги х, , должна быть выбрана из условия а- , сГ , Поскольку поглощение заряда в фольге, происходит, как известно, по законуq Чв е где /L/ - линейный коэффициент поглоения , зависящий от материала фольи и энергии частиц, то из (1) и (2) 1 - .Г так как обычно sT г 1, то отсюда поучим следующее условие для толщины ольги X: . , (Ц) Если полный заряд в импульсе тока пучка 9 равен q, а пучка 10 - q, то напряжения, возникающие на цилиндрах арадея 7 и 8 при поглощении ими-пучко в, соответственно равны где С, - емкость цилиндра Фарадея 7 и электрода 18 коммутатора 11, по отношению к корпусу вакуумной камеры 13, а Ci - емкость цилиндра Фарадея 8 и электрода 19 коммутатора 12 по отношению к корпусу вакуумной камеры 1. Практически можно выбрать такие условия,, чтобы С, С. Тогда 1 al. После окончания импульса тоUi q ка пуйка и связанных с ним переходных процессов срабатывают коммутаторы 11 и 12 и импульсы напряжения с цилиндров Фарадея поступают на соответст- вующие измерители 22 и 23. В качестве таких измерителей могут быть ис пользованы, например, эмиттерные повторители, с .выходов которых сигналь подаются на осциллограф. Измеряя амплитуды импульсов напряжения на экране осциллографов, можно с помощью форму-, Лы (5) найти заряды q и q, а по их значениям определить степень поляризации измеряемого пучка 1, D качестве измерителей 22, 23 не обязательно использовать системы с эмиттерными. повторителями и осциллографами. Для этой цели могут быть использованы, например, импульсные вольтметры. Благодаря тому, что коммутаторы 11, 12 срабатывают после окончания | переходных процессов в импульсном генераторе 5, при использовании нашего предложения практически полностыЬ исключаются электромагнитные неводки на элементы схемы (в рассмотренном выше примере - на эмиттерный повторитель, осциллограф, передающий . .кабель). По той же причине исключается действие ионов, образованных рентгеиовским тормозным излучением пучка 2, на расположенные в воздухе элементы схемы. Указанные переходные процессы полностью заканчиваются,. как известно, через несколько миллисекунд noc/ie окончания импульса тока пучка. Благодаря наличию фольг, 1б и 17 исключается попадание на цилиндры Фарадея 7 и 8.ионов, образованных интенсивным пучком 2 (которые «огли бы разряжать емкости С и С). В результате удается получить высокую помехоустойчивость, а следовательно и высокую чувствительность измерений. Были проведены измерения, которые подтвердили высокую помехоустойчивост и чувствительность предлагаемого способа и устройства. В этих измерениях пучок 2 с энергией электронов 100 кэВ импульсным током 1000 А, длительностью импульса 0,5 МКС создавался с помощью электронной пушки со взрывным катодом , питаемой от высоковольтного импульсного генератора 5 с ампли-тудой импульса 100 кв. Измерения помех производились с одним каналом (цилиндр Фарадея 7, коммутатор 11, измеритель заряда 22), причем, вместо фольги 16 использовалась толстая пластинка, не пропускающая пучок 9. Цилиндр Фарадея 7 представлял собой пластину площадью 3 см, имеющую емкость на корпус 10 пф. Коммутатор 11 представляет собой геркон типа КЭМ-3, управдяемый магнитным полем. В качестве измерителя 22 использовался эмиттерный повторитель,сигнал с вы- . хода которого гюдавался на осциллограф с помощью согласованного на конце коаксиального кабеля. Суммарная емкость на корпус измерительного электрода, коммутатора и входа эмиттерного повторителя составляла 1б пФ, Проведенные измерений показали, что амплитуда наблюдаемого на осциллографе сигнала помех составляет . 1 мВ. . Это означает, что в рассмотренных условиях может быть измерен заряд пуч)5

.источника пучка и влияние ионов, образованных рентгеновским излучением пучка. В прототипе действие всех

указанных факторов существенно снижает помехоустойчивость, а следовательно, и чувствительность измерений. Формула изобретения - Устройстводля измерения поляризации импульсного пучка электронов, . 06 ка У в импульсе, превышающий 1,6 НО-« Кд. Если в качестве мишени 6 используется фольга из золота толщиной 0,1 микрона, то при телесном угле цилиндра Фарадея 7 равном 0,1 стерадиана, такой заряд в пучке Э, образованный при рассеянии пучка 1 на 120, соответствует заряду пучка 10- Кл. Это означает, что имеется возможность измерять поляризацию электронного пучка с импульсным током 0,2 мА с длительностью импульса 0,5 мкс, Проведенные измерения также показали, что если в тех же условиях не применять указанных выше мер, а именно не герметизировать объем 13 относительно объема 15 и не вводить временной задержки передачи сигнала на измеритель заряда 22, не использовать коммутатор 11 (а прямо соединять цилиндр Фарадея 7 с измерителем заряда 22), то уровень помех возрастает в 200 раз и достигает 0,2 В. Это связано с тем, что плазма, образованная сильноточным пучком 2, разряжает цилиндр Фарадея 7, рентгеновское излучение пучка 2 ионизирует воздух вблизи эмиттерного повторителя и образовавшиеся при этом оны, попадая на его вход, изменяют амплитуду импульса. Кроме того, работа элементов измерительной схемы , происходит во время работы высоковольтного импульсного генератора 5, дающего высокий уровень помех. Предлагаемое устройство обладает преимуществами, обеспечивая более высокую помехоустойчивость и чувствительность. Это связано с описанными выше мерами по повышению помехоустойчивости: использование фольг, отделяющих вакуумные камеры с цилиндрами Фарадея от вакуумной камеры, в которой находится мишень, исключает попадание на цилиндры Фарадея ионов; применение расположенных в вакууме коммутаторов, срабатывающих после окончания импульса тока пучка и связанных с ним переходных процессов, исключает 50 действие электромагнитных наводок от

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполЧ»зо-2. . ' .вано для измерения поляризации электронных пучков. Целью изобретения является увеличение чувствительности и помехоустойчивости устройства измерения импульсного пучка электронов пу тем измерения интенсивностей двух пучков, образованных при рассеянии измеряемого пучка на тонкой мишени на одинаковый угол в различных направлениях. В качестве детекторов рассеянных пучков использованы цилиндры Фа- радея, расположенные в вакуумных камерах, отделенных от вакуумной камеры, где расположена мишень с тонкими фoльгaмИj в тех же вакуумных камерах- помещены коммутаторы, один электрод • каждого из них соединен с соответствующим цилиндром Фарадея, а другой с измерителем заряда, причем схема регистрации использует принцип формирования сигнала после окончания импульса тока пучка. Изобретение исключает действие электромагнитных наводок от источника и влияние ионов, образованных рентгеновским излучением пучка, 1 ил.(Лелсоа>&QD 4^