Устройство для измерения заряда пучка частиц

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ Союз СОветских Социалисти веских Республик(51)М. Кл. н 01 Ю 39/00 Н 05 Н 7/00 осударствеииыН комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий. 72) Авторы изобретения В. А. Москалев и А, В. Цимбалист Научно-исследовательский институт яд при Томском политехническом институт ной физикиим. С; М, Киро 71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАРЯДА ПУЧ ЧАСТИЦИзобретение относится к устройствам измерения заряда пучка частиц, , циркулирующих на равновесной орбите, в различных типах ускорителей и накопителей, в частности в бетатронах, и может найти применение при испытании, настройке и эксплуатации ускорителей заряженных частиц.Известно устройство для измерения заряда пучка частиц в ускорителях и накопителях, содержащее датчик, выполненный в виде электростатического электрода и сегнетодиэлектрического преобразователя, генератор для воз-. буждения преобразователя, избиратель ный усилитель, настроенный на вторую гармонику частоты возбуждения, детектор для получения однополярного импульса, усилитель и индикатор напряжения 11 .20В этом устройстве преобразование сигнала с электрода осуществляется с помощью сегнетодиэлектрических конденсаторов - варикондов. При появлении измеряемого поля пучка частиц в связи с поляризацией сегнетоэлектрика из-за несимметрии кривых поляризации в цепи нагрузки датчика протекает ток, состоящий из четных гармоник частотЫ поля, возбуждаемого ЗО генератором, из которых большую амплитуду имеет вторая гармоника, она и используется для измерения.Недостатком варикондов является нх значительная температурная и временная нестабильность,. Сегнетодиэлектрики не могут регистрировать быстро- протекающие изменения заряда, так как они предназначены для измерения постоянных или медленноменяющихся полей.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения заряда пучка .частиц, содержащее электростатический сигнальный электрод, соединенный с входом усилителя, выход которого подсоединен в индикатору напряжения, подключенному к выходу схемы синхронизации ускорителя. Устройство может работать в режиме наведенного тока или в режиме наведенного заряда 2. Однако работа в режиме наведенно. го тока имеет место, когда постоянная времени входной цепи усилителя много меньше длительности измерения. Устройство в режиме наведенного тока измеряет производную заряда пучка частиц во времени. Поэтому получение информации о заряде требуетпроведения дополнительных преобразо-ваний, что приводит к увеличению погрешности измерения заряда пучка частиц. Указанный недостаток устраняется, если устройство работает в режиме наведенного заряда, когда постоянная времени входной цепи усилителя много больше длительности измерения. В этом случае устройство измеряет искомую величину - заряд пучка частиц. В режиме наведенного заряда значение наведенного в момент инжекции частиц в камеру заряда на электростатическом сигналь,ном электроде значительно превышает его величину в цикле ускорения и при сбросе на мишень. Поэтому изменения сигнала в цикле ускорения и при сбросе трудно различимы, несмотря на то, что процессы инжекции ускорения и сброса разнесены во времени. Это обуславливает низкую чувст вительность устройства при измерении заряда пучка в цикле ускорения и при сбросе. Кроме того, в известном устройстве имеется погрешность, вызванная попаданием заряженных частиц на электростатический сигнальный электрод в момент инжекции их в камеру.Целью изобретения является повышение чувствительности и точности.Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее электростатический сигнальный электрод, соединенный со входом усилителя, выход которого подсоединен к индикатору напряжения, подключенному к выходу схемы синхронизации ускорителя, введен управляемый ключевой элемент и схема управления им, один из электродов ключевого элемента подсоединен ко входу усилителя, другой кклемме "земля", а к управляющемуэлектроду ключевого элемента подсоединен выход схемы управления, входкоторой подключен к,выходу схемасинхронизации ускорителя.При измерении заряда в цикле ускорения и при сбросе ключевой элементразмыкается после окончания процесса инжекции частиц в камеру ускорителя и замакается после сброса ихна мишень, Поэтому в импульсномсигнале на электростатическом сигнальнок электроде отсутствует "пьедесталф, амплитуда которого пропорциональна введенному в камеру заряда при инжекции и значительно превыаает его величину в цикле ускорения%и при сбросе.На чертеже приведена структурнаясхема устройства для измерения заряда пучка частиц.Устройство для измерения зарядапучка частиц в ускорителе содержитэлектростатический сигнальный электрод 1, ключевой элемент 2, усилитель 3, индикатор 4 напряжения, схему 5 управления ключевым элементом,схему б синхронизации ускорителя,Для обеспечения входного сопротивлениЯ УсилителЯ 3 Вв= 2 10 Ом в его8основу положен усилитель Уайта, Вкачестве ключевого элемента 2 используется геркон, Индикатором 4 напряжения служит осциллограф, а схема бсинхронизации ускорителя выполненав виде отдельного блока, вмонтированного в пульт управления.Работа устройства осуществляетсяследующим образом.Сигнал, наведенный заряженным пучком на электростатическом сигнальномэлектроде 1 в момент инжекции его вкамеру, не поступает на усилитель 315 и далее на индикатор 4 напряжения,так как в это время вход усилителя3 закорочен на землю ключевым элементом 2. После окончания процессаинжекции частиц в камеру ключевой20 элемент 2 размыкают и держат в такомсостоянии в течение цикла ускоренияи сброса частиц. Сигнал, за это время наведенный заряженным пучком наэлектростатическом сигнальном электроде 1, поступает на вход усилителя3 и далее на индикатор 4 напряжения.В этом сигнале отсутствует "пьедестал", амплитуда которого пропорциональна введенному в камеру зарядапри инжекции, а измеряется толькозаряд в цикле ускорения и при сбросе его на мишень. Временной интервал, в течение которого ключевойэлемент 2 разомкнут, определяетсяработой схемы 5 управления, запускаемой импульсом от схемы б синхронизации ускорителя,Отсутствие в импульсном сигналена электростатическом сигнальномэлектроде 1 "пьедестала", амплитуда,40 которого пропорциональна введенномув камеру заряда при инжекции, позволяет повысить чувствительность устройства при измерении заряда пучкав цикле ускорений и при сбросе. Кроме того, так как во время инжекцииключевой элемент 2 замыкает электрический сигнальный электрод 1 на землю, то с него отводятся все электроды, упавшие на него в момент инжекции. Этим исключается погрешностьизмерения заряда пучка из-за попадания частиц на электрод в момент инжекции.оФормула изобретенияУстройство для измерения зарядалучка частиц, содержащее электростатический сигнальный электрод, соединенный с входом усилителя, выход которого подсоединен к индикатору напряжения, подключенному к выходу схема синхронизации ускорителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьааения чувствительности иекмар дакто Тираж 844 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскаПодписнтета СССРкрытийнаб., д. 4 Заказ 52 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна точности измерения, введен управляе. мый ключевой элемент и схема управления им, один иэ электродов ключевого элемента подсоединен ко входу усилителя, другой к клемме "земля", а к управляющему электроду подсоединен выход схемы управления, вход которой подключен к выходу синхронизации ускорителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Москалев В. А. и др. Системадля измерения тока непрерывного пучка заряженнцх частиц без его прерывания. "Дозиметрия и радиационныепроцессы в доэиметрических системах",Ташкент, иэд. "ФАН" Узбекской.ССР,1972, с. 22.2. Москалев В, А. и др. Измерениеускоренного заряда в бетатроне. "Из"вестия ВУЗов", серия "физика", изд.10 Томского университета, 1974, вып. 5,с. 138.