Пироэлектрическое устройство для измерения излучения Советский патент 1979 года по МПК G01T1/00 

1

Изобретение касаечся измерения параметров электронных нучков.

Известно пироэлектрическое устройство для детектирования пучков быстрых атомов, в котором детектор представляет собой поляризованный диск из цирконата - титаната свинца (либо из титаната бария). Обе стороны диска покрыты слоем серебра толщиной 8-25 мкм для обеспечения электрического контакта. Изменение температуры, возникающее при остановке нейтральных атомов, обусловливает возникновение пиросигнала, пропорционального мощности пучка, которая регистрируется измерительным прибором, включенным в электрическую цепь приемника.

Такое устройство не позволяет измерять параметры электронных пучков, так как проникновение заряженных частиц внутрь пирокерамики вызывает помехи, пропорциональные заряду электронов, которые накладываются на пироэлектрический сигнал.

Известны устройства для измерения параметров электронных пучков. Устройство для измерения тока пучка состоит из детектора-цилиндра Фарадея и измерителя тока, собранного поглотителем-цилиндром Фарадея. Устройство для измерения мощности пучка состоит из калориметрического датчика и измерителя мощности. Устройство для измерения мощности пучка и энергии содержит дифференциальный калориметр и измеритель разности температур облучаемого поглотителя и сравниваемого тела.

Однако все эти устройства не позволяют производить одновременное измерение нескольких параметров пучка - мощности W, тока / и среднего значения энергии Е.

Кроме того, калориметрические устройства обладают больщой инерционностью, что не позволяет производить измерение временных характеристик электронного пучка и измерение параметров импульсного и модулированного излучений.

Цель изобретения - одновременное измерение мощности, тока и среднего значения энергии импульсных и модулированных пучков электронов.

Для этого предлагаемое устройство для измерения излучения электронов содержит пироэлектрический приемник из пироактивного материала с толщиной, превыщающей длину пробега электронов, разделенный на две секции. Пироэлектрический материал первой секции покрыт с облучаемой стороны поглотителем толщиной, превыщающей длину пробега электронов, а пироэлектрический материал второй секции с облучаемой стороны покрыт электродом, прозрачным для электронов данной энергии, при этом первая секция приемника через истоковый повторитель подключена к измерителю мощности, а также к блоку сложения и блоку деления; вторая секция приемника через истоковый повторитель подключена к блоку сложения, ЕЗЫХОД которого в свою очередь подключен к блоку деления.

На чертеже изображены предлагаемый приемник излучения и схема его включения в измерительные цепи.

Пироэлектрический приемник излучения состоит из двух секций, каждая из которых содержит пироактивный материал 1. Одна из секций с облучаемой стороны покрыта слоем поглотителя 2 толщиной, превышающей длину пробега электронов. На другую секцию нанесен тонкий электрод 3, прозрачный для электронов данной энергии. Тыльные электроды 4 каждой секции пироприемника служат для съема сигналов.

Система регистрации состоит из истоковых повторителей 5 и 6, а также блоков измерения - блока 7 измерения мощности, блока 8 сложения и блока 9 деления.

Первая секция приемника подключена через истоковый повторитель 5 к блокам 7, 8 и 9. Вторая секция приемника через истоковый повторитель 6 подключена к блоку 8, который в свою очередь подсоединен к блоку 9.

Измерение параметров электронного пучка с помощью предлагаемого пироэлектрического устройства производится следующим образом. При облучении пироэлектрического приемника пучком электронов в поглотителе 2 первой секции приемника электроны полностью тормозятся (при указанном выше соответствующем выборе толщины поглотителя для данной максимальной энергии электронов в пучке), передавая свою энергию в виде тепла поглотителю. Нагреваемый поглотитель передает тепло пироактивному материалу, в результате чего возникает пироэлектрический сигнал. Этот сигнал Ui пропорционален мощности падающего пучка электронов W, приходящейся на площадь детектирования.

Таким образом

U,K,W,

где Ki - коэффициент преобразования.

При одновременном облучении второй секции с прозрачным электродом 3 для электронов данной энергии практически все электроны попадают на пироактивный материал и поглощаются им. При этом в пироприемнике появляется сигнал, пропорциональный мощности падающего пучка W, что влечет за собой выделение пиросигнала, такого же, как и в первой секции. Кроме того, на электродах этой секции возникает заряд, пропорциональный заряду

электронов, так что суммарный сигнал второй секции равен

U,,W + I.K,.

Токовый сигнал / всегда отрицателен при регистрации электронного пучка, знак пиросигнала, пропорционального мощности, зависит от направления поляризации каждой из секций детектора. Сигналы с обеих половин приемника после согласования с помощью истоковых повторителей 5 и 6 (сигналы С/1 и /2 соответственно) направляются в блоки системы регистрации для обработки. Сигнал f/i направляется в блок 7, так что на выходе блока 7 получается сигнал, пропорциональный измерямой мощности пучка W. В блок 8 сложения поступают сигналы Ui и 1/2, где производится алгебраическое суммирование

t/, ± . :- Т /С/ /,

И ВЫХОДНОЙ сигнал пропорционален току пучка электронов. Для получения среднего значения энергии сигнал t/i, пропорциональный W, и сигнал суммарный (Ui + Uz), пропорциональный /, поступают в блок 9, где производится деление

и KiW

.

С .-Ut + /,

KJ

В результате этого блок 9 регистрирует среднее значение энергии электронов. Таким образом, предлагаемое пироэлектрическое устройство позволяет с помощью одного датчика производить одновременное определение трех основных параметров пучка - мощности, тока и среднего значения энергии электронов.

Формула изобретения

Пироэлектрическое устройство для измерения излучения, содержащее пироэлектрический приемник и систему регистрации, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерения мощности, тока и среднего значения энергии импульсных и модулированных пучков электронов, приемник состоит из двух секций, каждая из которых содержит пироактивный материал толщиной, превышающей длину пробега электронов, причем пироэлектрический материал первой секции покрыт с облучаемой стороны поглотителем толщиной, превышающей длину пробега электронов, а пироэлектрический материал второй секции покрыт с облучаемой стороны электродом, прозрачным для электронов данной энергии, при этом первая секция приемника через истоковый повторитель подключена к измерителю мощности, блоку сложения и блоку деления, а вторая секция через истоковый повторитель подключена к блоку сложения, выход которого подключен к блоку деления.

IV-l/j

Пучок электронов

НИИ