Устройство для определения поперечной координаты пучка заряженных частиц

(5)4 Н 05 Н 7/001.осуда отвеянный комитет сссРпю делАм изОБРетений и ОткРцтийОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯПОПЕРЕЧНОЙ КООРДИНАТЫ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее датчик положения пучка, выполненный в виде двухпластинчатого пикап-электрода, и схему регистрации, содержащую усилители,схему вычитания, амплитудные детекторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью укрощения схемы регистрации, параллельно пластинам подключены варикапы, обе пластины пикапэлектрода соединены через амплитудные детекторы и усилители со схемойвычитания, выход которой соединен собщей точкой варикапов.Изобретение относится к ускорительной технике и может бьгр использовано для определения положения пучка заряженных частиц. Известно устройство для определе" ния поперечной координаты заряженных частиц, содержащее датчик положения пучка, выполненный в виде двухпластинного пикап-электрода, и электронную схему регистрации. Сигналы с пикап-электрода поступают на суммирующую и вычитающую схемы. Суммарный и разностный сигналы усиливаются усили телями и поступают на регуляторы напряжения, Амплитуда напряжения на выходе суммирующего усилителя пропорциональна интенсивности пучка, а на выходе усилителя вычитающего - интен сивности и смещению его центра тяжести относительно оси пикап-электрода. Коэффициент передачи регуляторов зависит от напряжения иа управляющих входах и может изменяться более чем в 10 раз. Далее суммарный и разностный сигналы усиливаются. Суммарный сигнал детектируется амплитудным детектором и выходное напряжение детектора подается на управляющие входы регуляторов. В суммарном канале за счет обратной связи образуется схема АРУ, которая поддерживает амплитуду .сигнала на выходе усилителя в канале суммирования постоянной при изменении пучка в 1 О раз. При условии иден тичности характеристик регуляторов на выходе усилителя в канале разностного сигнала получается сигнал, амп- . литуда которого пропорциональна смещению центра тяжести пучка относительно оси пикап-электрода и не зависит в некоторых пределах от интенсивности, Разность фаз первой гармоники суммарного и разностного сигналов может принимать два значения 0оои 180 в зависимости от знака смещения центра тяжести пучка. Суммарный и разностный сигналы с выходов усилителей подаются на фазочувствительиый (синхронный) детектор. Мгновенное значение напряжения на выходе этого детектора пропорционально смещению пучка и в некоторых пределах не зависит от интенсивности. Знак этого напряжения определяет закон смещения центра тяжести пучка. Выходное напряжение детектора усиливается усилителем постоянного тока. Недостатком известного устройстваявляется сложность функциональнойсхемы и, соответственно, большое количество электронных компонентов,входящих в ее состав. Вследствие этого, по соображениям радиационнойопасности, схема обычно разбиваетсяна два узла, один из которых выносится из кольцевого зала ускорителя в обслуживаемое помещение (на расстояниев десятки и даже сотни метров), чтосоздает дополнительные трудности,связанные с паразитными наводками ивыравниванием электрических длин высокочастотных кабелей.Целью изобретения является упрощение схемы регистрации.Указанная цель достигается тем,что вместо схемы нормализации сигнала параллельно емкости пикап-электрод - земля подключены варикапы,обе пластины пикап-электрода соединены через амплитудные детекторы иусилители со схемой вычитания, выходкоторой соединен с общей точкой варикапов. При смещении центра тяжестипучка, и, соответственно, измененииотносительных емкостей пучок-электродсистема авторегулирования изменяетемкости варикапов, стремясь восстановить электрический нуль датчика,Вследствие этого электрический нульпикап-электрода. следит за положениемцентра тяжести пучка. Сигнал рассогласования пропорционален смещениюпучка и при достаточно большом коэффициенте усиления в кольце обратнойсвязи в определенном диапазоне практически не зависит от его интенсивности,На чертеже представлена эквивалентная схема предлагаемого устройства.Пучок ускоряемых частиц замененэквивалентным генератором напряжения1, Емкости 2 и 3 - взаимные емкостипучка с половинками разрезного пикап- электрода. Емкости 4 и 5 - емкости между половинками пикап-электрода и корпусом. Варикапы 6,7 - усилйтели 8,9 высокой частоты, амплитудные детекторы 10,11, вычитающая схема 12, усилитель постоянного тока 13.При нулевом смещении центра тяжести пучка относительно оси вакуумной камеры мост, образованный емкостями 2,3,4,5 и варикапами 6,7, сбалансирован. На входах усилителей 8 и 9512688 лентно изменению ее коэффициентаусиления.Коэффициент усиления усилителя собрагной связью (К) определяетсявыражением Редактор Н,Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор М.Васильева Тираж 832 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 3401 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 имеются одинаковые напряжения, поступающие на амплитудные. детекторы 10,11 и вычитающую схему 12. Разностный сигнал с входа схемы 12 (при нулевом смещении пучка он равен нулю)поступает на усилитель постоянноготока 13. Выходное Напряжение усилителя подается на варикапы 6 и 7, причем из-за встречного включения варикапов по постоянному току их емкостименяются в разные стороны, а нелинейность характеристик второго порядкакомпенсируется. Смещение центра тяжести пучка относительно оси вакуумной камеры эквивалентно изменению вразные стороны емкостей 2 и 3. Приэтом мост разбалансируется, сигналыс детекторов становятся разными и навыходе вычитающей схемы появляетсясигнал ошибки, пропорциональный смещению центра тяжести пучка. Этот сигнал стремится восстановить балансмоста. Таким образом, система в целом является статической системой авторегулирования. Изменение интенсивности пучка в этой системе эквиваККЫ тв юОс 1 + КР егде К - коэффициент усиления усилите" 1 О ля при разомкнутой петле обратной связиЬ - коэффициент обратной связи.Из выражения видно, что при доста"точно больших К, изменение этого коэффициента в несколько раз практически не влияет .на общий коэффициентусиления К, .ЪТак, при К. = 10 изменение интенсивности пучка в 10 раз не приведетк изменению статической ошибки в системе авторегулирования более, чемна 1 Х.Таким образом, напряжение на выходе вычитающей схемы пропорционально 25 смещению центра тяжести пучка и вшироких пределах не завист от егоинтенсивности.