Ионизационный датчик интенсивности положения пучков заряженных частиц Советский патент 1980 года по МПК H01J39/26 

(54) ИОНИЗАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ИНТЕНСИВНОСТИ . ПОЛОЖЕНИЯ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при разработке устройст для измерения параметров пучков заряженных частиц в широком диапазоне интенсивностей и энергий. Известно устройство Лля наблюдения за размерами и положением пучка заряженных частиц (протонов), основанное на регистрации вторичных частиц (электронов), образовавшихся в результате ионизации атомов остаточного газа в ионопров,оде движущимся пучком, состоящее из систегЛа плоских электродов, создающих электричес KQe поле, перпендикулярное направлению движения пучка, один из электродов является коллектором вторичных частиц и выполнен в виде стеклянной пластины, пЬкрытой слоем фосфора 1 По размерам и положению светящегосяпятна, получающегося в результате бомбардировки фосфора ускоренными до энергии порядка 15 кэВ -вторичными электронами, можно судить о размерах и положении первичного -пучка. Известно также устройство, состоящее изО1стемы потенциальных и заземленных электродов и коллектора .12 Недостатком всех известных измерительных устройств этого типа, ограничивающим их.применение измерениями, на пучках сравнительно больших энергий, является надшчие поперечного, азимутального неоднородного, электрического поля достаточно большой величины (1КВ), необходимого для правильной работы устройства. Это поле сообщает пучку поперечную составляющую скорости и может вызвать недопустимые поперечные отклонения измеряемого пучка. Таким образом, известные устройства, явйя ясь прозрачными, тем не менее оказывают нежелательное воздействие на объект измерения. Цель предлагаемого изобретения уменьшение влияния устройства на объект измерения, расширение области 1рименения в сторону низкоэнергетичных пучков и измерение положения пучка, Для этого электроды выполнены азимутально-симметричными, например, цилиндрическими, расположены концентрично с пучком и образуют периодическую структуру из потенциальных и заземленных элементов (электродов). Кроме того, электроды, являющиеся коллекГЬрами разделены на равные ЙёТстбры, изолированные друг от друга. tia фиг. 1 изображена схема датЧ1й«а йй ёнеивностй положения пучков зЭрйЖенных частиц, на котором: 1 заземленные цилиндрические электроды 2 - потенциальный электрод; 3 световод, имеющий оптический с потенциальным электродом и ф тоумножителем 4; 5 - движущ,ийсй Пуч&к заряженных частиц; 6 - корпус ycTpoftcTFa, Потенциаяьнвлй. электрод в данном ёлучйе является Kp jjeKTOppw и изго;Тбйт1гШ йз сцйНт11лЛя1бра. поверхност которЬго металлизиров ана, Датчик работает следукаим образом. ., Пучок частиц, сталкиваясь при своём движении с атомами остаточног газа , име1Ш1;имися внутри корпуса б, . оёразует злектроннр-нонные пары, Ра яйальйая срставйяйщай азтшутальн ;симметричного электричёского п5ля, созданного между электродами 1 и 2 ускоряет: вторичные частицы -выбранно го Энака заряда;, найример, электрода, в направлении ttotенциадьногб электрода 2, Вторичные частида, пог Шйсь коллектором ,вызовут Шётовйё вспышки, которые посредстBOM светойрда 3 передадутся на фото катод фотоэлектронного умнояа-1т вл я (фЭУ)/4о На выходе ФЭУ, такий образ Йудут пояйЛ111Ться сйгйалы, однознач Ио Связанные с парайетрами пучка. Йосле йоответствУкядей калибровки можно производить измерения, На фиг, 2 показана модификаций Датчика, позволяюйГаяпроводить излаерёнйё положения пучка в двух попе рЦчных направлениях. Этот датчик ртлй ается тем, чтд;потенциальный .электрод (кодаектор) представляет собой цилиндр, разрезанный вдоль об разующи г на четыре равныхсектора электрически соединенных друг с дру том, а по световому потоку - изолированных, Каждая из частей коллекто ра 7 посредством отдельного световода 8 соединена со своим ФЭУ 9, Сравнивала сигналыс диаметрально противрположнымФЭУ, можно измерять йоложение пучка. При измерениях на пучках, высокой Интенсив ности можно использовать но 1рсредствеНное измерение заряда, образов.анного вторичными частицами на коллекторе. В этом случае коллекзаземленныйтором является мет аллический электрод, подсоединенный к измерительной аппаратуре. Схема такого устройства показана на фиг, 3, на котором: 10 - потенциальные электроды, 11 -,коллектор, 12 - измерительный резистор. Для увеличения чувствительности датчика можно использовать структуру из последовательно чередующихся нескольких групп потенциальных и зазекОШнНых электродов. Предлагаемый датчик обеспечивает измерение интенсивности и положения пучков заряженных частиц без влияния на их поперечное смещение,начиная от весьма малых энергий. Минимальное значение энергии, с кото|зр.го может быть использован предлагаё№1й датчик определяется порогом ударной ионизации и составляет, например, для пучк-ов протонов нескрлько десятков электронвольт (1б). . Формула изобретения 1.Ионизационный датчик интенсивйРстй полоягения пучков заряженных аСтиц, состоящий из системы потен щЙальНнх И зазеглпенных электродов и коллектора, отличающийся тему что,сЖё}1Кю уменьшения влияния устройства на объект измерения и расширения области применения в сторону низкоэнергетичных пучков, электроды вЫполйёни ази1 утальнр-симметричными, например, цилиндрическими, расположены концентрично с пучком и образуют периодическую структуру из потенциалкных и за земленных элементов (электродов), 2.Датчик по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и 6 я тем, что, с целью измерения положения пучка, электроды, ЙйлЯкедиеся 1сОйЛёкторами, разделены на рав ныё секторы, и золиров ан ные друг от друга, . Источники информации, принятые йо-внимание при экспертизе 1,F,Hprustra et al Proceedings of the 6 :/ut Couf on High Energy Accelerators, p, 374, 1967. 2,Зинин Э,И, и др. Препринт ( № 288, ИЯФ СО АН СССР, Новосибирск, 1969,