Устройство для измерения длительности импульсов заряженных частиц Советский патент 1980 года по МПК G01T1/29 

54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

продольноя.оси корпуса и образуют вдоль оси пролетный канал.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

К выходу ускорителя 1 подсоедигнен преобразователь 2 в виде проэрачной вакуумно-плотной трубы, внутри которой размещен многоэлектродный зонд. Стержни 3 зонда выполнены из тугоплавкого материала, например графита.Выбор материала стеркней определявто/1 из условий снижения,выхода вторичных электронов, в связи с чем взят графит, имеющий атомный 6. Выход отраженных электронов из углерода при энергии падающих элек±ронов с энергией 4 МэВ экспериментально измерен и составляет величину 0,7%. На стержни нанесено катодолюминофорное покрытие с малым послесвечением (до -10 с) .Перпендикулярно, к оси преобразователя установлены регистрирующая аппаратура, состоящая из электронно-оптического преобразователя 4 (ЭОП),,сверхско-. ростной фотографической камеры 5 и блока 6 управления.:

В качестве ЭОП можно использоват,

; например, импульсный многокаскадный преобразователь с высокочастотной разверткой изображения типа УМК-93М. Регистрирующие камеры такого типа являются в настоящее время приборами ,

которые позволяют получить наиболь- : шее разрешение во времени при фотографической .регистрации быстропроте- кающих процессов. Таким образом, единственным устройством для прямого измерения ультракоротких импульсов заряженных частиц, позволяющим получить полную информацию об их временной структуре и форме, являются регистрирующие системы на основе ЭОП и преобразователей импульсой заряженных частиц в световые импульсы. Причем световые импульсы могут находиться в ближней ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях оптического спектра, что определяется свойствами вещества катодолюминофора.

; Длина корпуса преобразователя 2 выбрана равной-трем длинам ускоряющей волны электромагнитного поля. ; Поэтому на этой длине будет одновре-т менно находиться не менее двух сгустков заряженных частиц .при измерении ; цуга сгустков, либо один - при измерении одиночных пикосекундных импульсов .

Устройство работает следующим образом.

После выхода из ускорителя 1 сформированные сгустки попадают в преоб разователь 2 . Проходя через него, периферийные частицы сгустков высаживаются на стержни 3 и вызывают свечение люминофора. Таким образом, внутри преобразователя на стержнях

высвечиваются участки, занимаемые частицами сгустка и, следовательно, равные длине сгустка. Это свечение с помощью электронно-оптического преобразователя регистрируется сверхскоростной фотографической камерой. На полученных снимках расстояние между.центрами сгустков равно длине волны ускоряющего СВЧ-ПОЛя, а длина сгустка соответствует фазовой протяженности, измеренной в долях длины волны. Пересчетом с учетом скорости движения частиц определяется длительность одиночного сгустка, .

При движении частиц со скоростью, близкой к скорости света,фронты сгуска проходят за время 1 пс, расстояние в .0,3 мм. Поэтому для увеличения разрешающей способности стержни 3 с оптимальной толщиной О,5 мм размещаются друг от друга на расстоянии 0,5 мм и образуют в приосевой област плотное заполнение. Причем стержни, расположенные в различных сечениях корпуса преобразователя, могут быть смещены относительно друг друга на несколько градусов для оптимального использования всей периферийной части пучка. Однако стержни не смыка-, ются друг с другом, так как для прохождения ускоренных частиц вдоль оси преобразователя оставлен канал диаметром О,8-0,9 от диаметра пучка на выходе-ускорителя, Поэтому прозрачность устройства составляет не менее 80%,

Следовательно, предлагаемое устройство прозрачно для пучка частиц и позволяет измерять длительность, фазовую и линейную протяженность одиночных сгустков ускоренных электроно

.вплоть до пикосекундного диапазона.

Формула изобретения

Устройство для измерения длйтельности импульсов заряжённых частиц,

содержащее преобразователь светового

излучения,- расположенный на пути пуч:ка, электронно-оптический прео.бразователь и быстродействующую систему регистрации светового изображения отличающееся тем,, что, с целью повышения разрешающей способности, преобразователь светового излучения выполнен в виде корпуса: из прозрачного вакуумно-плотного материала, внутри которого размещен .многоэлектродный зонд с люминофорным покрытием,причем стержни зонда перпедикулярны к продольной оси корпуса и образуют вдоль оси пролетный канал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Бек. Шатт, Монитор пикосекундного пучка.-jjПрцборы для научных исследований, № 2, 1972, с. 165-166.

2.Бек. Шатт. Работа ФЭУ 1Р28 с субнаносекундным быстродействием.. Приборы для научных исследований, № 5, 1976, с. 3-8,