Способ определения спектральной плотности потока синхротронного излучения Советский патент 1982 года по МПК G01J5/36 

Изобретение отиосится к спектрофото метрии, в частности к о|бл.а1сти абоолкугиого яаморенля спектральной интенсив ности )вакуумноло ультраф.иолеткшого «злучания.

Изо)бретение может быть использоввано для измерений абоолютнь1х значений опектральных характеристик приборов в вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) области спектра.

Известен слособ из мерения спектральной .плотности лотака сянхронного излучения (СИ) с помощью калориметрических приемников 1.

Недостатком способа, осиоваиного на примеяенйи калорИ|Метрическ10го нр-иемаика ВУФ излучения, является его невы1сокая чув1ствительнастъ и ювязанная с этим большая (fw25%) (погрешность измерений, кроме того, калориметрический ткрибмяик является непрозрач1нььм детектором, -а значит, одновременное .из1Ме,рение (спектральной плотности потока СИ и использование этого потока в физических экспериментах яевозможяо.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ оп|ределения спектральной плотности потока сянхротронното излучения 2, включаю щий измерение энергии движения и амплитуд колебаний электроно1в ускорителя, а также

тока электронов ускорителя то и;нтенси1вности СИ (В выбранном спектральном диапазоне. По энергии движения и амплитудам колебаний электронов ускорителя вычисляется относительное распределение СИ по опектру, при этом задача определения спектральной плотности потока СИ сводится к нахождению значения тока излучающих электронов в той части их орбиты, откуда выводится исследуемый поток СИ. Значения тока излучающих электронов находятся по интенсивности оптического СИ, предварительно монохроматизированного в специальном приборе - жом параторе, служащем для сравнения внтеНСИвности СИ с Игитенсивностью эталонного источника. Для выпол1нения последней операции нео ходимо учесть и скомпен1СИ|ровать в соответствующих устройствах различие поляризационных СВОЙСТВ СИ и эталон1ного излз чения. Поток СИ и потхж излучения от эталонного источника имеют оди1наковые апертуры.

Недостатком указанного способа является то обстоятельство, что вследствие иепрозрачности компаратора для СИ использовать в физических экспериментах приходйтх;я поток из участка ор1бнты, соседнего тому, для которого производится измерение тока. Поскольку ра1спределение электронов и их скоростей по поперечному ввчению орбиты неоднородно, то равенство апертур .ПОтокой ИЗ соседн-их участков орбиты яе является достаточным условием для равенства их спектральной ллотности. Таким абразом, использование негарозрачлого компаратора приводит к доиолЕительной попрбШ;ност1И в определении спектральной плотности потока СИ, связанной с различием энергетических и угловых ха;р.актеристик потоков СИ из /разных участков ор биты электронов. . Кроме того, в.ходные элементы жо мпараторов искажают 1поляр.йзациоиные характеристики потока СИ, используемого для физических экспериментов. Измерения по этому способу требуют использовалия .ряда специальных приборов - компаратора, эталонного источника ювета, поляризатора, а та,кже серии тредварительных калибровок. Целью изобретения является повышение точности и упрощение процедуры измерений. Поставленная щель достигается тем, что поток СИ пропускают сквозь прозрачный фотоиоНизащионный детектор, заполиенный .гелием, измеряют ток фотоионизации и давлевие гелия в нем. я находят величину така электронов ускорителя по формуле х i f+inL zl yV,(X).)dX,(1) /+ - ток фотоионизации; i - ток электронов ускорителя; я - плотность гелия в фотоионизащионной камере; L - длина электродо-в фотоионизащионной камеры; Л/о (А.) - спектральное 1распределение (потока фотонов, излучаемых единичным током электронов ускорителя, рассчитываемое по значениям энертиИ электронов и .амплитуд их колебаC5 z() - спектральная зависимость сечения фотоионизадии атомов гелия 2-й кратности, найденная заранее; I Я кг - коротковолновая граница спектра СИ; Koz - пороговая длина фотоионизации гелия г-й кратности, а по току электронов - спектральную плотность потока СИ. Точность определения значения тока излучающих электронад опраиичена в основном 1паг.р еш1ностью нахождения сечения Oz и в настоящее время может быть сдела;на не хуже 3-4%. Формул а (I) есть следствие закона Бугера-Ламбе.рта-Бера для и;нерт«ых газов: где NCk) и NQ(K) -соответственно спектральные плотности выходящего и входящего в ионизащиоганую камеру с длиной электродов L потока фотонов; п - плотность .газа в ионизационной камере; а (Я,) - сечение фотоиониза|Ции газ-а. Тогда чвсло поглощенных фотонов состав.ит величи.ну ЛЛ/ ( )Разлагая экспоненты в ряд и отбрасывая все члены, кроме нулевого и первого порядка, иолучим: ()Известно, что для фотонов с длиной волны, меньшей длины волны порога zкратной фотоионизации, а(К ) az(i). Полное число зарядов, образованмых в процессе фотоионизацйи всех возможных кратностей потоком фотонов с длиной волны А. /+ - VsAW, где NonLaz (А,). Учитывая, что спектральное распределе.Н|Ие .величины Ло() для аинх.ротроюного излу 1ения одного элект.ро.на известно .из теории, а поток излучения всех ускоренных электронов моЖНО -выразить через tWo{A,), следует записать 1+ N,(),(}d, где интегралы берутся по всему спектру си1НХ|рО1НН01ГО излучения от его коротковолновой границы Л,к,- до длины волны по.рога г-кратной фотойонизации Xoz. Отсюда N,,d Изобретение поясняется че,ртежам, на котором 1 - спектральное расп:рёделение мощности СИ для единичного тока электро нов, 2 - сечение фото ионизации гелия, предлагаемый j способ состоит в определении спектрального расп|ределения мощности потока СИ ДЛЯ единичного тока нзлучаюЩИх электронов по значениягм энергии движения и ..амплитуд колебаний, изме(рении тока фотомонизаций и давления телвя в фотоионизационной камере с лропущениым сквозь нее интегральным потоком СИ, нахождении по .измеренным значениям тока фотоио.низа(ЦИИ « давления гелия вел1ичины тока излучающих электронов ускарителя для того участка орбиты, который соответствует Исследу емому истоку СИ, и наСИ для любой длины .волны в исследуемом БУФ диапазоне.

Фотоиоиизация гелия происходит, начИо

ная С длин ®олн фотонов А, причем порот двойной .фотоионизацки приходится

о

на длину волны А. 157 А. Ва|рыи|руя энергию ускорителя, . сдвигать «жесткую границу СИ так, чтобы уменышить, .а щ некоторых случаях исключить совсем вклад двойной фотоионизация, для упрощения выч,ислен.йй.

Использование данного способа позио. ляет исключить источники погрешности, связанные с pa3ra4«eiM характеристик пото,ков СИ, из разных участков ор1б.ит электронов; использовать в физических экспериментах потоки СИ с измеренной спектральной плотностью и неи1скажен1ной эле:ментами компаратора степенью поляризации; производить измерения без спещиальных спектральных поляризационных и эталонных приборов -без предварительных калибровочных операций.

Формула изобретения

1

Способ определения спектральной плотности потока оинхротрон ного излучения (СИ), включающий И31мерение анергии движения и амплитуд колебаний электронов ускорителя, а также тока электронов ускорителя, по интенсивности СИ в выбранном спектральном диапазоне, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процедуры измерений, поток СИ пропускают сквозь проз,рачн)Ь1й фотоиовизационный детектор, -заполнендый гелием, измеряют ток фотоионизации и давление

гелия в 1нем и находят величину тока электронов ускорителя ПО формуле

i /+/ftL22f Л/о(Х)аД),

г

где /+ - ток фотоионизащии;

i - ток излучающих электроносв; п - плотность атомов гелия в фотоион.иза ционной «aiMepe; L - длина электродов фотоиониза1ЦИОНЯОЙ камеры;

) - спектральное распределение потока СИ дри единичном тоне электроносв ускорителя; crz(i) - спектральная зависимость сечения фотоионизацйи атомов гелия г-й кратности; :ХКР - коротковолновая граница

спектра СИ;

Koz - пороговая длина волны фотоионизации гелия 2-й. кратности,

а по току электронов - спектральную плотность потока СИ.

Источни.ки информации, ир инятые во внимание при экспертизе:

1.Воробьев А. А., Диденко А. Н, и др. Измерение параметров электронного пучка в цилиндрических ускорителях по синхротронному излучению. Томск, Црепринт Томского политехническ ого института, i№ 137, 1972.

2.Великанов С. П., Квочка В, И и др. Измерительная установка для воспроизведения и передачи . единицы спектральной плотности энергетической я,ркос11и в области вакуумного ультрафиолета. Измерительная техника, i№ 9, 1976, с. 34 (прототип) .

AA

т

500

soo