Устройство для измерения интенсивности пучков заряженных частиц

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ61) Дополнительное к авт. саид-ву22) Заявлено 03.11.75 (21) 2185792/25присоединением заявки(51) М. Кл.Н 01 Э ЭО/00 Н 05 Н 7/ОО Государственный номитет Соеета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) УСТ РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ УЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Изобретениетехнике, а имерения параметженных частиц,например, дляков электроновно в области отиц/мс,корительнойм для измеотносится к у но к устройства ров импульсных и может быть юмерения интепучковиспольз вано ивности еимущ ственчасполнена в формеы, а пьезоэлектрпчесположен так, чтодним нз фокусов вл го совпадает с липса мишени.На чертеже изо ства для измерения заряженных частицУстройство пред 1, ю материала, и вые колебания, вып са, Центр области общнй вид устройивности пучковт собой пласжп-уего ультразвукалн озможных смешений Известны устройства для измерения интенсивности импульсных пучков заряженных час-Отиц 1 1, содержашие металлическую мишеньсо встроенными в нее пьезоэлектрическимипреобразователями, Принцип действия такихустройств основан на эффекте возбужденияупругих колебаний в металле проходящим че рез него пучком заряженыых частщ. Амплитуда сигнала, снимаемого с пьезопреобразователя, зависит от смещения пучка на мишени, что обуславливает погрешности измерения, чувствительность устройства мала, так 20как используется лишь малая часть энергииупругих колебаний,Известно устройство для юмерения интенсивности пучков заряженных частиц 21,содержащее мишень со встроенным 1 пье зоэлектрическим преобразователем, причеммишень выполнена в виде прямоугольной металлической пластины. Удельная плотностьэнергии упругих колебаний зависит от местапопадания пучка ыа пластину: по мере удаления области взаимодействия пучка с ппастпной от пьезопреобразователя плртиость энер.гии уменьшается, что ведет к уменьшепялсоотношения сигнал/шум и, следовательно,к уменьшению чувствительности.Цель изобретения - увеличение чувствительности устройства и уменьшение погрешности юмерений,Для этого мишень выэллипсообразной пластинФкнй преобразователь рас3пучка совпадает с фокусом эллипса ,а во втором фокусе Р встроен пьезоэлектрический преобразователь 3. Пластина и пьезопреобразователь, акустически согласованы между собой. ЬРаботает устройство следующим образом, Пластину располагают перпендикулярно направлению пучка так, что пучок попадает в область 2. Пучок возбуждает в материале мишени упругие продольные напряжения. 1 ОПредположим, в точке Р, образовался точечный источник колебаний и к краям эллипса распространяется продольная волна. Тогда дйя такой волны, падающей на торцевую поверхность пластины, справедлив закон 1 к отражения, по которому угол падения 8, равен углу отражения 6 к . С другой стороны, поскольку эллипс представляет собой фигуру, для которой перпендикуляр к асательной МТ, восстановленный иэ любой точки.И, делит угойМРк пополам, то падающая в направлении М война отразится в направлении МР, Для любого азимута направления падавшей войны от О до 2 й она проходит расстог. ие М ф М 6, равное 2 Р (согласно фокальиому свойству эллипса), поэтому в точке Гй будет иметь место когерентное сложение волн. Точечный источник, помещенный в любую точку области 2, будет иметь свое иэображение в области пьезопреобраэомтеля 3, Таким образом, выбрав диаметрЭ равным или больше диаметраР получим фокусировку возбужденной области в области пьезопреобраэователя. Это обстоятельство и позволяет получить большее соотношение сигнал/шум, чем в известном устройстве, где энергия продольных колебаний собирается лишь в ограниченном азимуте углов. Как известно, при падении продольной волны на поверхность раздела твер дое тело-воздух (или вакуум) часть энергии этой войны может трансформиромться в воину сдвига.,Воэбуждвйие.волны сдвига является паразиюым эффектом, так как оно ые регистрируется пьеэопреобразователем. Однако, можно показать, что, подобрав угол падения продольной войны меньше ф/б получим коэффициент преобразования продольной волны в волну сдвига пренебрежимо малым, Уменьшение максимального угла падения дос тигается выбором отношения большой полуоси эллипса ( а 1 к малой ( Ь ) близким к единице. Преимушества устройства для измеренияинтенсивности пучков заряженных частиц посравнению с известными состоят и следуюшем.За счет фокусировки продольных волн,распространяющихся в материале мишени,существенно увеличимется плотность энергии воли в области пьезопреобразомтеля,что обуславлимет высокое соотношениесигнал/шум и, следовательно, большую чувствительность устройства, Эффект фокусировкиповышает КПД устройства, При обеспечениипопадания пучка в область возможных егосмешений достигается независимость амплитуды сигнала с пьезопреобразомтеля от смешений, формы и размеров пучка, что уменьшает погрешности измерений интенсивности,ЬК прочим достоинствам устройстм относится его универсальность, т.е, возможностьизмерения интенсивностей импульсных пучков заряженных частиц в широком динамическом диапазоне, причем нижняя границадиапазона (10 ф частиц/мкс) определяетсятепловыми шумами материала мишени, аверхняя граница не ограничена. Ввиду наличия временной задержки между моментомпопадании пучка на мишень и моментом регистрации акустического сигнала, устройство защищено от высокочастотных помех.Устройство достаточно просто в изготовленИии надежно в эксплуатации,Формула изобретенияУстройство для измерения интенсивностипучков заряженных частиц, содержащее мишень со встроенным в нее пьезоэлектрическим преобразователем, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения чувствительности устройства и уменьшения погрешности измерений, мишень выполнена в видеэллипсообразной пластины, а пьезоэлектрический преобразователь расположен так, чтоцентр его соВпадает с одним из фокусовэллипса мишени,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1.,Приборы н техника эксперимента".1973, % 2, с. 44,2. Известие АН СССР, 1972, т. 36,М 8, с. 1971, 533249Составитель В. РыжковРедактор Р. Киселева Техред М. Левинкаи Корректор А. ВласенкоЗаказ 3311/43 Тираж 976 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/6филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Э