Устройство измерения пространственных характеристик пучка заряженных частиц Советский патент 1982 года по МПК G06F7/00 

Изобретение относится к измерительной технике экспериментальной физики и может быть использовано дня измерения координат, распределений тока ияи плотности тока пучка в ускортпелях и трактах транспортировки заряженных частиц, В электрофизической аппаратуре применяются электронные системы измерения пространственных характеристик, содержащие датчики пространственных характеристик, нормирующие усилители, аналого-цифровые преобразователи (АЦП), запоминающие устройства (БЗУ) ЭВМ 1, Известно также устройство 2, содержащее последовательно соединенные датчики пространственных характеристик пучка, нормирующие усилители, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, фернов за1юминанпцее устройство. Погрепгаости измерения размеров, распределений тока и плотности тока пучка определя ются в основном погрепшостью аппроксимации его пространственных характеристик, непрерывные функции которых при измерениях предста ляются рядом дискретных значений. Шаг квантования апертуры пучка постоянный, он обешечивается конструкцией монитора и привода, . При изменении размеров пучка по тракту транспортировки в больщих пределах изменяется погрещность аппроксимации. Для обеспечения требуемой точности измерения в сечениях с хорощей фокусировкой необходимо задаваться определенным числом точек квантования пространственных характеристик малоапертурного пучка. Дискретные значения функции распределения преобразуются в числа и записываются в БЗУ для последующей (после измерений) передачи их в память мапшны, В сечениях с большой апертурой пучка число точек квантования пространственных характеристик соответственно возрастет. Погрещность измерения существенно уменьшается в сравнении с заданным значением, но .при зтом должен быть увеличен обьем БЗУ и памяти ЭВМ для приема избыточной информации. При большом количестве измери-. тельных сечений с учетом сложности представления измеряемых параметров и несоответствия 381 между величинами приведенной и относительной погрешностями измерения неоправданное возрастание объема используемой памяти приводит к увеличению объеглз аппаратуры преобразования и менее эффективному использованию ЭБМ. Целью изобретения является уменьшение объема памяти. Цель достигается тем, что в схему устройства, содержащего .последовательно- соеди венные датчики пространственных характеристик пучка, нормирующие усилители, коммутато аналого-цифровой преобразователь, буферное запоминающее устройство, введены мультиплексор, демультиплексор, промежуточный регистр, схема управления, .оперативное запоми нающее устройство (ОЗУ), соединенное через мультиплексор с выходными шинами аналогоцифрового преобразователя и промежуточного регистра, а через демультиплексор - с шинами записи буферного запоминающего устройства н входными шинами промежуточного регистра, причем по входам управления аналого-цифрово преобразователь, мультиплексор и демультиплек сор подключены к схеме управления, соединениой с оперативным запоминающим устройством На чертеже представлена структурная схема описываемого устройства. Устройство содержит мониторы 1 пространственны} характеристик пучка, соединенные с нормирующими усилителями 2, сигналов. Перемещение мониторов в пространстве вакуум ной камеры осуществляется с помощью шагово го двигателя. Сигналы от усилителей 2 по кабельным каналам передаются через коммутатор 3 и АЦП 4, который с каждым шагом квантования, задаваемым импульсами синхро}шзации, преобразует мгновенные значенич пространственных характеристик пучка в двоичные числа. Цифровая информация из АЦП 4 переписывается в ячейки памяти ОЗУ 5, причем частота перезаписи зависит от схемы управления 6, фиксирующей переполнение ОЗУ 5. Разрядность слов ОЗУ 5 определяется разрядностью счетчика АЦП 4, от которого зависит to4HocTb амплитудно-цифровых преобразований, а количество ячеек ОЗУ 5 при любом диа пазоне изменений размеров пучка связано с заданным числом точек дискретизации сечения пучка соотношением m 2 К, где m - количество ячеек ОЗУ; К - заданное число точек дискретизации распределения тока по сечению пучка. Схема управления ОЗУ 5 не только задает частоту перезаписи информации из АЦП 4, но и обеспечивает режим внутреннего перемещения информации в ОЗУ 5 с помощью промежуточного регистра 7. По окончании измерений информация из ОЗУ 5 переписьгеается в БЗУ 8. Многоканальная связь ОЗУ с АЦП, БЗУ и , триггерами промежуточного регистра осуществляется через мультиплексор 9 и демультиплексор 10.. В режиме перемещения информации производигся устранение из ОЗУ 5 избыточной информации об измеренных к моменту переполнения ОЗУ 5 пространственных характеристиках пучка и упорядоченное освобождение ячеек памяти ОЗУ 5 для записи чисел текущих значений характеристик пучка с удвоенным периодом обращения к АЦП 4. При перемещении монитора в апертуре пучка поступающие от усилителей 2 через коммутатор 3 сигналы преобразуются в числа и записываются в ячейках ОЗУ 5 с частотой синхронизации. Если количесвто записанных в результате измерений дискретных значений пространственной характеристики пучка ке превышает число ячеек памяти ОЗУ 5, то весь объем записанной информации считывается в БЗУ 8. При большей апертуре пучка число точек дискретизации превышает объем ОЗУ 5, подключается схема 6 управления ОЗУ 5, которая переводит ОЗУ 5 в режим вйутреннего перемещения информации: числа, записан ше в нечетных ячейках ОЗУ 5, стираются, а числа четных ячеек последовательно сдвигаются в промежуточный регистр 7 и вновь записываются в ячейки ОЗУ 5 с адресами в два раза меньше исходных. В результате записанная в ОЗУ 5 информация прореживается и. оказывается записанной в первой половине ячеек ОЗУ 5. Режим внутреннего перемещения информации осуществляется между ta Гтaми импульсов синхронизации, а затем в ОЗУ 5 продолжается запись значений характеристик пучка, но с частотой, в два раза меньщей предыдущего цикла записи. Если измерения заканчиваются ранее, чем переполняется ОЗУ 5, то информация из ОЗУ 5 переписывается в БЗУ 8, если же вновь происходит переполнение ОЗУ 5, то схема 6 управления снова переводит ОЗУ 5 в режим прореживания и перемещения информации и уменьшает частоту записи чисел из АЦП 4 в два раза. При больших апертурах пучка зтот процесс может происходить неоднократно. Из БЗУ 8 цифровая информация переписывается в память ЭВМ для математической обработки н представления ее на устройствах отображения. Таким образом, использование ОЗУ со схемой управления промежуточным регистром, схемами мультиплексирования н демультшшексиройания позволяет получать информацию о пространственных характеристиках пучка с переменным шагом дискретизации, являющимся функцией поперечных размеров пучка.

Формула изобретения

Устройство измерения пространственных характеристик пучка заряженных частиц, содержащее последовательно соединенные датчики пространственных характеристик пучка, нормирующие усилители, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, буфериое запоминающее устройство, отличающееся тем, что, с целью уменьшения объема памяти,. в него введены мультиплексор, демультиплексор, промежуточный регистр, схема управления, оперативное запоминающее устройство, соединенное через мультиплексор с выходными шинами аналогоцифрового преобразователя и промежуточного регистра, а через демультиплексор- с шинами записи буферного запоминающего устройства и входными шинами промежуточного

регистра, причем по входам управления аналого-цифровой преобразователь, мулышшексор и демультиплексор подключены к схеме управления, соединенной с оперативным запоминающнм устройством.

Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе

1.Кириллов А. Д., Никитюк Н. М. и др. Регистрирующая электроника пропорциональных камер систем настройки и контроля каналов выведенных пучков. Препринт. ОИЯИ PI3-11586, Дубна, 1978.

2.Р. Brummer. The method of measurement of the emmittance and the betatron phase space parameters in the beam tranfer system of. the

I. S. R. CERN-ISR-pP/72-6, Jeneva. 26 thLamary, 1972 (прототип). ,

(D