Способ измерения постоянного тока пучка заряженных частиц Советский патент 1976 года по МПК H05H7/00 

1

Изобретение относится к области измерения тока пучка в ускорителях заряженных частиц.

Задача измерения постоянного тока пучка особенно сложна в электростатических генераторах с нерезарядкой (тандем-генераторах), где токи обычно не превышают 10 мка.

Для измерения постоянного тока пучка ускоренных частиц можно осуществить импульсную модуляцию тока пучка, а затем измерить создаваемую им напряженность магнитного поля.

Реализация этого метода в тандем-генераторах из-за ограниченных расстояний и вследствие этого высокого уровня помех чрезвычайно сложна, поэтому все измерения тока пучка в настоящее время проводятся либо сканированием 1, либо путем его прерывания 2.

Способы измерения с прерыванием пучка и с использованием импульсной модуляции, похожие по своей физической сути, отличаются фактически только степенью и методом прерывания пучка, но имеют существенное различие по своим достоинствам. При использовании метода с прерыванием пучка не могут быть проведены измерения пучка в какой-либо другой точке, кроме места его прерывания.

Целью изобретения является измерение тока в любом сечении пучка, подавление помех и повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что ток пучка модулируют низкой частотой с периодически изменяемой фазой, выделяют напряженпе, содержащее помеху и полезный сигнал, пропорциональное измеряемой напряженности магнитного поля, в интервалах времени

между импульсами тока детектируют напряжение помехи и как сигнал ошибки вводят по каналу обратной связи на вход датчика, выделяют и регистрируют постоянную составляющую измеряемого сигнала.

Функциональная схема устройства для

реализации способа приведена на фиг. 1; на

фиг. 2-графики, поясняющие его работу.

Ферромагнитный сердечник датчика 1

охватывает пучок ускоренных частиц 2. Генератор 3 напряжения низкой частоты прямоугольной формы с периодически изменяемой фазой соединен с модулятором 4 тока пучка и с синхронным детектором 5. К спгпальной обмотке Ь датчика 1 второй гармоНИКИ через селекторный усилитель 6 подключен синхронный детектор 7. Генератор 8 напряжения возбуждает с помощью обмотки а сердечник датчика 1 и -управляет синхронным детектором, выход которого через фильтр 9 нижних частот соединен с регистрирующим прибором 10 и через синхронный детектор 5, усилитель 11 и интегрирующее устройство 12-с обмоткой обратной связи с сердечника 1.

Принцип работы устройства для реализации способа состоит в следующем.

Измеряемый ток / пучка (фиг. 2а), проходя через модулятор 4, преобразуется в импульсный ток /о -(фиг. 26). Магнитное поле, создаваемое этим током, измеряется датчиком второй гармоники дифференциального типа. Напряжение второй гармоники поля возбуждения, пропорциональное из.меряемой напряженности магнитного поля, снимается с сигнальной обмотки Ь, усиливается селекторным усилителем 6 и детектируется синхронным детектором 7, управляемым от генератора возбуждения датчика 8. На выходе синхронного детектора при разомкнутой цеци обратной связи возникает напряжение t/j в виде полезного сигнала и помехи (фиг. 2в). Систематическая составляюш,ая помехи обусловлена внешним .магнитным полем и аппаратурой, а случайная составляющая вызвана шумами самого датчика. Сигнал помехи в интервалах времени, когда отсутствует полезный сигнал, детектируется синхронным детектором 5 (напряжение Ua-фиг. 2г), управляемым напряжением от генератора 3, усиливается усилителем 6 и через интегрирующее устройство по цепи обратной связи поступает в обмотку с сердечника датчика. Очевидно при частоте модуляции пучка выше 100 Гц легко обеспечивается частотная характеристика устройства с обратной связью вплоть до нескольких Гц. В результате помеха на выходе синхронного детектора 7 в указанном диапазоне частот будет подавлена. Высокие

частоты спектра помехи не пропускаются фильтром 9 нижних частот, а постоянная составляющая полезного сигнала регистрируется прибором 10.

Подавление помехи на частоте моДуляции осуществляется за счет периодического изменения фазы модулирующего напряжения генератора 3.

Изобретение повышает точность измереНИИ и увеличивает по.мехозаЩищенность.

Формула изобретения

Способ измерения постоянного тока пучка заряженных частиц, основанный на импульсной модуляции тока пучка и измерении создаваемой им напряженности магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью измерения тока в любом сечении пучка, подавления помех и повышения точности измерений, ток пучка модулируют низкой частотой с периодически изменяемой фазой, выделяют напряжение, пропорциональное измеряемой напрялсенности магнитного поля, содержащее помеху и полезный сигнал, в интервалах времени между импульсами тока детектируют напряжение помехи и как сигнал ошибки вводят по каналу обратной свяЗИ на вход датчика, выделяют и регистрируют постоянную составляющую измеряемого сигнала.

Источники информации, принятые

во внимание при экспертизе 1. ШЕЕ Traus an Nuclear Seiance June 1965 J. Tacaes Beam Scanner for the Oxford electroctatic Tandem accelerator, p. 934.

2. Патент США Л 2674698, :кл. 250- 49.5, 17.03.1953 (прототип).

.f