Устройство для измерения ленточных пучков заряженных частиц Советский патент 1982 года по МПК H05H7/00 H01J47/00 

висимости тока зо да-от глубины его отогружегаия. Дифферейциравааие зних зависимостей дает раопределеНИе 1плот1Н1Ост,и тока в пределах указанной узкой полосы inoпербчного сечегаия. Перемещая зонд в .различных облгастях пучка, можно определить объемное раошрвделен-ие плотности тока, размеры и конфигуращию его 1граи ц. Коне1Ч.ные .размеры диаметра зонда практичесии не оказывают влияния на точиость измерения. Это связано с тем, чтю IB ленточных пучках плотность тока в слоях, пЛ|раллельных широким Сторонам, изменяется с )расстоЯ(Нием медлен|Нее, чем в направлении, перпендикулярном к этим сторонам. В пределах полосы, занимаемой золдом при перемещении, плотность тока в каждом слое тучка можно |СЧ1итать постоянной с большой степенью точности. Вместе с тем в направлении, перпендикулярном щироиим сторонам, 1В KOTOipOM изменение плотности тока происходит С большой К1рутиз,ной и в .которо-м требуется высокая разрешающая способность, плотность тока определяется по велич1ине с.мещен;ия ЗОнда, а поэтому дифференцирование токовой зависимости позволяет определять плопность тока и его распределение с точностью более высокой, чем в других из1вестных а1нализат01рах с конечными размерами датч1ика плотности тока.

Недостатком известного устройств1а является недостаточ.ная точность измерений ра-опр еделения плотности тока в поперечных сечениях пучка. Это наиболее существенно проя;вляется при иоследовам-ии плотных интенсивных пучкав с малым;и абсолютными значения1ми толщин (0,1-0,2мм).

Это происходит Из-за ,непрЯ мо Т1Иней|НОСти проекции торща зонда на плоскость.поперечного сечения пучка и .неконтролируемости изменения ее конфитуращии в процессе измерений. При исследов,ании тонюих пуЧ|Ков, толщина которых Срав,нима с диамет1ром зонда, эти факторы приводят к особенно большим качественным и количественным 0Ш1ибкам. Они выз1ваны тем, что при криволинейной поверхности торцовой части зонд проходит слои пучка и его границы последовательно частЯМИ своего торца, тогда как токовая информация восприаим.ается из условия его прямолинейности. В тонких пучках возможны случа И, когда осевая протяженность проекции торца зонда превышает толщину пучка. Очевидно, что в этом случае изме ренная толщи,на пучка будет по к,райней мере в Т1ри раза больше действительной, а распределение плотности тока будет во столько же раз «растянуто.

Целью изОбретеаия Я1вляется увеличение точности изМерения р аспредёления плотности тока в попере1чны:х 1сечан;иях гаучка пои vвeличeнии предельной допустимой

МОЩНОСТ1И электронной бомбардировки зонда,t

Цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения ленточных пучков заряженных частиц, Содержащем проводящий стержневой ЗОид, продольная ось которого перпендикулярна к широким сторонам пучка, механизм пе1ремещения зонда в двух взаимно перпендикулярн:ых относительно продольной оси Иоследуе1мого пучка направлениях и коллектор частиц, перед зондом со стороны источника исследуемого пучка, установлена изолирован .ная от зонда проводящая пластина с прямол1инейным

краем, ориентированным перпендикулярно к оси зонда и к оои пучка и жестко соединенная с механизмом- перемещения зонда. На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого устройства; на фиг, 2 - система дополнительного охлаждения зонда с помощью излучающего рад иаторл; ва фиг. 3 - расположение нескольких зондов за пластиной.

Устройство для измерения ленточных

пучков состоит из проводящего стержневого зонда 1, механизма 2 перемещения зонда 1, коллектора 3 элект ронов и проводящей пластины 4 с прямолинейным краем 5. Ось 6 зонда 1 перпендикулярн а к широким

сторонам 7 электронво;го пучка 8. Зонд 1 связан с механизмом 2 перемещения зонда 1 в направлениях, указанных стрелками, с помощью, наприме(р, подвижной -штанли 9 ;и ламели 10.

Проводящая пластина 4 расположена перед зондом 1 со стороны источника 11 электронного лучка 8. :Источ.ником 11 электронного пучка 8 ;может |быть, например, электронная пушюа. Прямолинейный край

5 Пластины 4 ориентирован перпендикулярно к оси 6 зонда 1 и к оси 12 электронного пучка 8. Край 6 пластины 4 расположен таким Образом, что прямоугольная проекция зовда 1 и прямоугольная проекЦия края 5 на плоскость поперечного сечения пучка 8 пересекаются, т. е. концевая часть зонда 1 расположена ниже .к;рая 5 пластины 4.

Пластйна 4 связана с механизмом 2

перемещения зонда 1 и изолирована от зонда 1, например, с помощью изоляторов 13. Механизм 2 перемещения зонда 1 может быть связан -с устройством для его передвижения вместе с зондом 1 и пласткной 4

В направлениях, указанных ст релка-ми.

Пластина 4 и узел 14 соединения зонда 1 с имеханизмом 2 могут иметь (принудительно охлаждаемую конструкцию. Нижний конец зонда 1 может быть соединен с

излучаю:щи)м радиатором 15 (рм. фиг. 2) ил:и с системой принудительного охлаждения. В о:бласти ирямолинейного края 5 пластина 4 может иметь скос. Пластина 4 может также иметь небольшой (0-5°) наклон к оси 6 зонда I. Наиболее целесообразен такой вариант устройсттва, в котором за пласти-ной 4 раслолатается не один, .а .несколько зондов 1, изолироваиных Друг от друга (см. фиг. 3). Процесс :из,ме|ре,ний происхадит следующим образом. В исходно:.м состоянии механизма 2 - верхнее положение штадали 9, электронный пучок 8 полностью п,оц|адает на пласти-ну 4, так как ее край 5 .находится выше irpaницы пучка 8. При измерениях механизм 2 перемещает пластину 4 1И зонд I ,в .наиравлении, .Нврпендикуля1р,но;м .к широким сторонам 7 пучка 8, на расстоя:ние, обеспечивающее полное выведение пластимы 4 из пуч1ка 8 - нижнее положение штанги, 9, и затем возвращает зонд 1 и пластину 4 в исходное положение. Во время перемещения пластины 4 :из исходного положения ее прямолинейный край 5 последовательно пропускает на коллектор 3 тонкие слои пучка 8, параллельные широким сторонам 7.Каждый ИЗ ЭТ1ИХ слоев пересекает зонд 1. Если в одном из положений кр.ая 5 пластины 4 в пучке 8 ток зонда 1 р,авен /1, а в другом - /2, и край 5 проходит от одного положения до другого расстояние Aft, то средняя плотность тока в плоскости поперечного сечения, преходящего через край 5 пластины 4 в той части слоя пучка 8,которая приходится на прямоугольную проекщию зонда 1 на это 1попе,речное сечение, piaBHa . I/.-/. Л/1 - d где d - диаметр зонда 1. Для того, чтобы определять плотность тока в бесконечно тонких слоях лучка 8, иамеряется зависимость тока зонда 1 от величины смещения .края 5, которая затем дифференцируется. Та-ки м образо,м определяется распределение плотности тока в поперечном сечении пучка 8, проходящем через край 5 пластины 4, в пределах полосы этого сечения, приходящейся на прямоугольную проекцию зонда 1. В пределах указанной полосы в каждом из слоев пучка 8 плотность тока практически не изменяется. Поэтому ка|Ждая точка кривой распределения дает значен|ие плотности тока в точке пересечения .края 5 с прямоугольдой проекцией оси 6 зонда I на поперечное сечение пучка 8. Передвигая механизм 2 перемещения зонда 1 .вдоль оаи 12 пучка 8 и- в поперечном 1наяравлени1И, можно прозондировать пучок .в различных его областях и измерить Объемное распределение плотности тока. В устройстве «рай 5 пластины 4 ориентирован перпендикулярно к оси 6 зонда 1. Это необходимо для получения высокой разрещающей .способности « точности измерений. Если край 5 ориентировать -не перпендикулярно к оси 6 1, то .каЖ дый слой пучка 8 будет пересекаться с мраам 5 за счет перемещения большего, чем толщина этого слоя. При этом регистрирующий прибор отмечает значение толщины слоя, больщее его действительного значения. Край 5 ориентирован перпендикулярно к оси 12 пучка 8. Это необходимо для Обеспечения 1макси мальной длины перемещения пластины с зондом вдоль пучка. Пересечение проекций зонда I и края 5 на ПЛОСКОСТЬ поперечного сечения пучка 8 обеспечивает расположение концевой части зонда 1 по отношению к пучку 8 за пластиной 4 ниже края 5. Это необходимо для того, чтобы слон пучка 8 пересекали зонд 1 и для обеспечения охлаждения зонда 1. Наиболее целеаооб раз1на такая конструкция устройства, в которой за пластиной 4 расположено несколько зондов 1. В этом случае з,начительно сокращается процесс из,мерений и количество циклов прохождения каждого зонда через пучок. Если зонды 1 расположены в плоскости, перпендикулярной к оси 12 пучка 8, то при достаточном их количестве за один цикл прохождения зондов че|рез стучок :М10Жно измерить распределение плотности тока во scesM поперечном сечении пучка. Уменьшение количества ц иклов прохождения зондов через пучок обеспечивает увеличение срока сл.ужбы зондов. Таким об-разом такое конструктивное выполнение позволяет повысить точность измерения ленточных пучков заряженных ч.астиц. Формула изобретения Устройство для измерения ленточных пучков заряженных частиц, соде|ржащее проводящий стержневой зонд, продольная ось которого перпендикулярна к широким сторонам пучка, механизм перемещения зонда в двух перпендиулярных относительно продольной оси исследуемого лучка направлениях и .коллектор частиц, отличающееся тем, что, с далью увеличения точности измерений распределения плотности тока, IB пучке перед зондом со стороны источника исследуемого пучка установлена .изолированная от зонда проводящая пластина с пря1молинейным краем, ориентированным перпендикулярно .к оси зонда и к оси пучка и жестко соединенная с механизмом перемещения зонда. Источники инфо., принятые во внима.ние при экспертизе: 1.Бровченко В. Г. и др. Электронные устройства на электростатических ускорителях. «А-И, М., 1968, с. 188-.189. 2.Горбатов Д. Н. и др. Некоторые вопросы экспер.И;ментального иссл едования электронных пучков. У, Ф.Ж., 1971, т. 16, № 6, с. 995 (прототип).

/

X

Фиг.

If