Измеритель параметров спирализованных электронных пучков Советский патент 1982 года по МПК G01T1/29 G01T7/00 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛИЗОВАННЫХ

1

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при диагностике сильноточных релятивистских электронных пучков.

Известно устройство, предназначенное .для экспериментального исс.Ледования спирализованных электронных пучков МЦР-приборов, содержащее экранирующую пластину, анализирующую диафрагму с малым отверстием, флуоресцирующий экран и устройство для анализа следа пучка, причем, .между анализирующей диафрагмой с .флуоресцирующим экраном создается тормозящее поле 1 .

Такое устройство, в случае полного торможения электронов, позволяет получить информацию о распределении частиц по скоростям. Однако оно ограничено по области своего применения, так как в случае исследования релятивистских пучков ускоряющий потенциал ускорителя достигает сотен или тысяч киловольт. Создание торЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ

мозящего поля, необходимого в этом случае, и обеспечение синхронизации пучка и поля предстваляет собой сложную задачу.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель параметров спирализованных электронных пучков, содержащий помещенные в вакуумном корпусе экранирующую пластину, установленную на пути пучка, и анализирующее устройство с механизмом

10 перемещения , размещенное за экранирующей пластиной. Экранирующая пластина служит для перехвата основной массы электронов. Непосред15ственно под щелью, прорезанной в пластине, помещается анализирующая диафрагма, которую можно перемещать в плоскости поперечного сечения исследуемого потока при помощи рычаж20ного механизма, а под диафрагмой находится флуоресцирующий экоан, который винтовым приспособлением может быть установлен на требуемом

3Э

расстоянии от анализирующей диафрагмы. Изображение следа элементарного пучка на флуоресцирующем экране рассматривается с экрана t2.

Недостатком известного устройства является трудность регистрации результатов измерения. Это связано с тем, что при работе релятивистских ускорителей возникает высокий уровень тормозного-излучения в диоде и на экранирующей пластине, что делает затруднительным фотографирование. Визуальные измерения не только крайне опасны для здоровья наблюдателя, но и осложняются тем, что сильнотомные релятивистские ускорители работают, как правило, в однократном режиме. Кроме того, известный анализатор позволяет получать информацию только о разбросе составляющих электронов, но не дает с возможности определить распределение электронов по скоростям.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения и обеспечение возмож нести измерения величины распределения продольных составляющих скоростей электронов сильноточных релятиЕистских электронных пучков.

Указанная цель достигается тем, что в измерителе параметров спирализованных электронных пучков, содержащем помещенные в вакуумном корпусе экранирующую пластину, установленную на пути пучка, и анализирующее устройство с механизмом перемещения, размещенное за экранирующей пластиной, анализирующ€;е устройство выполнено в виде двух диафрагм с соосными отверстиями радиу, са, меньше радиуса ларморовского вращения электронов, коллектора, и соединенного с ним измерителя заряда частиц, прошедших сквозь отверстия двух диафрагм, причем одна из ди-. афрагм установлена с возможностью перемещения относительно другой параллельно продольной оси прибо-Ра.

На чертеже показано предложенное устройство.

Устройство содержит экранирующую пластину 1 с установленными под ней диафрагмой 2 и диафрагмой 3 имеющими малые соосные отверстия k, Диафрагмы соединены механизмом поперечного перемещения 5, а диафрагма 3 снабжена механизмом продольного

4

перемещения 6 относительно оси приора. Под отверстием второй диафраг мы устанавливается коллектор 7, связанный с измерителем заряда частиц 8. Устройство помещается в вакуумный корпус 9.

Устройство работает следующим образом.

Электронный пучок распространяется В магнитном поле Н, теряет основную массу заряженных частиц на экранирующей пластине 1 и попадает на диафрагму 2, связанную с диафрагмой 3 таким образом, что при перемещении в плоскости поперечного сечения пучка, которое обеспечивается механия,мом 5, отверстия на диафрагмах всегда остаются на одной оси, параллельной оси пунка. ДиафРагма 3 может перемещаться относительно диафрагмы 2 благодаря механизму 6 на расстояние от h 0 до h не меньше, чем шаг спирали электронов, обладающих максимальной продольной скоростью. Для регистрации электронов, прошедших через диафрагмы, служат коллектор электронов 7 и измеритель заряда 8. Устройство помещается в вакуумном корпусе 9- При все электроны, прошедшие через диафрагму 2, проходят и через отверстие в диафрагме 3 и попадают на коллектор электронов. При постепенном увеличении h заряд электронов, снимаемый измерителем заряда с коллектора, уменьшается, так как через отверстие в диафрагме 3 могут пройти только те электроны, шаг спирали траектории которых равен или кратен целому числу.от h, т.е. те электроны, которые совершили полные один или несколько оборотов вокруг оси своего движения после прохождения диафрагмы 2. .

Заряд, т.е. число электронов, движущихся по спирали с шагом h b (Ь - любое число меньше или равное шагу спирали электронов с максимальной продольной энергией) определяются из выражения

«-hi

в в Поли

полн заряд электронов, прошедших через диафрагму 3;

Q|. - заряд электронов, совершивших целое число оборотов на расстоянии Ь;

hi

- шаги спиралей электронов, совершивших целое число оборотов на расстоянии Ь; п 2,3,+ - целое число. При проведении измерений диафрагма 3 дискретно удаляется от диафрагмы 2, при этом на каждом положении диафрагмы 3 регистрируется заряд и следовательно число электронов с шагом, равным расстоянию между диафрагмами. Продольная электронов определяется, исходя из известного шага спиральной траектории частиц

., h q Н 1 2Лт С где Q - заряд электрода;

Н - напряженность магнитного поля;

m - масса электрона;

с - скорость света. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять величину и распределение продольных составляЙщих скоростей электронов в спирализованных сильноточных релятивистских электронах. Предлагаемый измеритель параметров дает возможность кроме измерения величины продольных составляющих скоростей электронов в спирализированных релятивистских электронных пучках измерить их распределение, повысить точность и оперативность получения информации за счет исключения фотографических и визуальных методов наблюдения следов пучяа ня флюорестирующем экране. Использование данного устройства позволяет дистанционно измерять величину и распределение продольных составляющих скоростей электронов пучка, что исключает присутствие оператора

В поле рентгеновского излучения сильноточных пучков, автоматизировать обработку полученной информации с включением данного устройства а систему сбора и первичной обработки информации на ЭВМ,

Формула изобретения

Измеритель параметров спирализованных электронных пучков, содержащий помещенные в вакуумном корпусе экранирующую пластину, установленную на пути пумка, и анализирующее устройство с механизмом перемещения размещенное за экранирующей пластиной, отличающийся тем, что,с целью упрощения процесса измерения и обеспечения возможности измерения величины распределения продольных составляющих скоростей электронов сильноточных релятивистских пучков, анализирующее устройство выполнено в виде двух диафрагм с соосными отверстиями радиуса, меньше радиуса ларморовского вращения Электронов, коллектора и соединенного с ним измерителя.заряда частиц, прошедших сквозь отверстия двух диафрагм, причем одна из диафрагм установлена с возможностью перемещения относительно другой параллельно продольной оси прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Прце В. А. и др. - Электронная техника. Сер. 1 Электроника СВЧ, 1972, № 5.

2.Прце В, А. и др. - Электронная техника. Сер. 1 Электроника СВЧ, 1970, № 10 (прототип).

Г