СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ПОТОКАХ ЗАРЯЖЕННЫХЧАСТИЦ Советский патент 1971 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к способам экспериментального определения распределения плотности пространственного заряда в потоках заряженных частиц различных электровакуумных приборов и может найти применение при разработке ускорителей и электровакуумных ириборов.

Известны способы определения распределеиия р плотности пространственного заряда в потоках заряженных частиц, основанные на внесении в этот поток подвижных пластинок с щелью или вибрирующего зонда. По величине тока, проходящего через щель или отверстие или поступающего на зонд, рассчитывают распределение р по сечению потока.

Недостатком этих способов является необходимость введения иидикаторного элемента измерительной установки (зонда, пластиики с щелью или отверстием) в исследуемый поток заряженных частиц, что заметно искажает последний и не позволяет исследовать потоки заряженных частиц запаянных электровакуумных приборов.

Известные бесконтактные способы, при которых используются неподвижные электростатические сигнальные электроды, позволяют получить информацию только о положении центра тяжести и суммарном заряде сгустков.

сечении потоков, поскольку одно п то же значение результирующего наведенного на измерительные электроды заряда получают при различных распределениях плотности пространственного заряда, и рещение соответствующего интегрального уравнения оказывается многозначным.

Целью нзобретения является создание способа определения распределения илотности пространственного заряда в поперечном сечении потока заряженных частиц но всей его длине. Для этого в процессе нзмерений измерительные электроды, которые располагают вне потока, перемещают относительно йего, при этом измеряют величину заряда, наведенного потоком на этих электродах, прибором типа электрометра. Величина заряда зависит от положения электродов относительно потока, раснределенпя р и фиктивного ноля электродов, удовлетворяющего условиям теоремы Щокли-Рамо, т. е. поля, которое возникло бы, если на электрод, подключенный к индикатору наведенного заряда, был бы подан безразмерный единичный потенциал, а на остальные электроды - нулевой потенциал. Необходимо использовать систему измерительных электродов с известным распределением в области потока фиктивного лапласовского поля, удовлетворяющего условиям теоремы Щокли-Рамо.

ляют по снятой экспериментально зависимости наведенного заряда н от положения измерительных электродов относительно потока, причем измерительную систему перемещают вдоль прямой, перпендикулярной оси потока.

Способ осуществляют следующим образом.

Вблизи исследуемого потока располагают измерительные электроды, укрепленные в держателе координатора, обеспечивающего их перемещение относительно потока в поперечном сечении и вдоль него.

Известными расчетными или экспериментальными способами определяют распределение ф потенциала поля измерительных электродов при отсутствии потока, предполагая, что это поле можно описать уравнением Лапласа в случае задания на измерительный электрод безразмерного потенциала +1, а на остальные электроды исследуемой системы и проводящие поверхности окружающих предметов - нулевого потенциала. Распределение ф находят для нескольких значений координаты, определяющей положение подвижных измерительных электродов, перемещаемых в процессе измерения распределения р в поперечном сечении потока, перпендикулярно его оси, по направлению, совпадающему с осью х (при этом координатой может служить, например, текущая координата точки перегиба зависимости (л;, у, z).

Перемещают измерительные электроды в направлении х, и в процессе этого перемещения измеряют значения наведенного потоком на электродах заряда (/л прибором типа электрометра при включенной системе формирования потока исследуемого электровакуумного нрибора, по точкам или непрерывно строят зависимость (x).

Заданное конфигурацией измерительных электродов и исследуемого электровакуумного прибора распределение потенциала фиктивного поля и полученная экспериментально зависимость при включенном потоке подставляются в интегральное уравнение, связывающее наведенный заряд с искомым распределепием р(х, у, z) и известным распределением.

Предмет изобретения

Способ определения распределения плотности пространственного заряда в потоках заряженных частиц различных электровакуумных приборов, отличающийся тем, что, с целью устранения искажений исследуемого потока в процессе измерений и определения непрерывного распределения плотности пространственного заряда неизвестной формы, искомое распределение пространственного заряда определяют при помощи перемещения относительно потока расположенных вне его измерительных электродов, поле которых нелинейно зависит от координаты перемещения, причем последовательно измеряют наведенный на этих электродах заряд, после чего рассчитывают распределение плотности.