Способ измерения параметров ионов в электронных кольцах коллективного ускорителя ионов

В о коль ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНОПИСАНИЕ(71) Объединенный институт ядерных исследований(56) Авторское свидетельство СССР ) 546 129, кл. Н 01 3 49/00, 10. 11.79.Раздобарин Г.Т. и др. Диагностика плазмы методом рассеяния света на атомах. ЖТФ, т,49, вып.7, с1353, 1979.Авторское свидетельство СССР У 1032991, МКИ Н 05 Н 11/00, 1982.Инкин В.Д. Исследование тормозного излучения электронов на атомах остаточйого газа адгезатора КУТИ. Пре-. принт ОИЯИ Р 9-12725, Дубна, 1979. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИОНОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЬЦАХ КОЛЛЕК-" . ТИВНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, включающий регистрацию синхротронного излучения электронов и измерение его параметров, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения. функциональных возможностей способа за счет увеличения числа одновременно измеряемыхпараметров ионов: определения типа,заряда, количества ионов и потенциалаэлектрического поля кольца, а такжеповышения точности измерений, регистрируют синхротронное излучение электронов, рассеянное ионами в направлении, перпендикулярном плоскости электронно-ионного кольца, измеряютспектральный состав этого излученияи ширину линий излучения, по длинамволн линий измеренного спектра путемсравнения с табличными данными определяют тип и заряд ионов, по интенсивности линий находят число ионов вэлектронном кольце, а по ширине спектральных линий рассчитывают потенциалэлектрического поля электронно-ионно 11 б 3798Изобретение относится к ускорительной технике, а ииенно к коллективному методу ускорения ионов электронными кольцами, и может быть ис- пользовано для определения количества, заряда и типа ионов в релятивистских электронных пучках.Целью данного изобретенйя является расширение функциональных возможнос О тей способа за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров ионов, а именно: определения типа, заряда, количества ионов и потенциала электрического поля кольца, а 15 также повышение точности измерений. Предлагаемый способ позволяет оп ределять большее число параметров ионов в кольце по сравнению с известными способами, В частности, реализованньд в ОНМК ОИЯИ на прототипе коллективного ускорителя тяжелых ионов (КУТИ) способ измерения произведения ие х и числа электронов на число ио нов, в котором измеряется выход тормозного излучения электронов, позво- ляет судить лишь о полном числе ионов в кольце и не определяет тип ионов и количество ионов данного типа. Пред О лагаемый способ позволяет измерять одновременно тип, заряд и количество. ионов в кольцеНа Фиг. 1 представлена схема измерения; на фиг.2 - схема электронного кольца.Внутри камеры 1 адгезатора ускорителя удерживается электронное кольцо 2 с ионной компонентой 3. Синхротронное излучение (СИ) 4 электронов направляется по вектору скорости, Рассеянное на ионах СИ 5 выводится через окно 6 и с помощью Оптической системы 7 направляется на спектральный прибор 8. Регистрация спектрального состава излучения производится регистрирующим прибором 9. СИ электронов поглощается и изотропно пере- излучается, т.е, рассеивается вслед" ствие процесса резонансной флюоресценции ионами всех типов и зарядов, находящихся в кольцеПоэтому спектр этого рассеянного излучения, в отличие от сплошного спектра СИ электронов, является линейчатым и состоит из набора длин волн линий излуча".тельных переходов ионов, накапливае" мых в кольце, Эти линии известны и затабулированы, Сравнивая длины волн измеренных линий с табличными, определяем тип и заряд ионов. Затем, измеряя интенсивность и ширины линий,можно определить число ионов данноготипа и потенциал электрического пдлякольца (измерения интенсивности и ширины линий спектра производятся из"вестным методом, например, с.помощьюфотопластинки или фотоэлектронногоумножителя) .Накачка переходов ионов происходитсплошным спектром СИ, при этом интенсивность ЬлюоресценцииФ. =О,д,ьа и; 1 (Вт), (1)где 0 " сечение флюоресценцик, смф,3 щ - спектральная плотность мощности синхротронного излуВтчения, у",ЬЪ, - собственная ширина спектральной линии, А,П ПЛОТНОСТЬ ИОНОВ1 - эффективная оптическая длинапути СИ, см,После вычисления эффективной оптической длины пути СИ 1 получаем формулу для определения числа ионов вкольце1 й2 Т Яе В.оР 9 л д4. а 4 х ф(2)си о о агде Яе - сечение электронного кольца, см;к - средний радиус электронногокольца, см;а - радиус сечения ионного коль 1ца, см.Для большинства типов ионов ширина. линии определяется эффектом Доплера, так как все ионы колеблются.в потенциальной яме суммарного электрического поля электронов и ионов. Из закона сохранения энергии имеемК = -- (3)М Ч%к 2 фгде Ч - потенциал электрического покля кольцаМ;,Е; - масса и заряд иона.Ширина линии ь% . определяется из формулыЪ = Ъ" Ч;/С, (4) где 7 - скорость иона; Ъ - длина волны излучения.Используя (3) и (4), получаем:з 11637984При этом ьЪ - ширина на полувысоте ных формул сраэу определяется электспектральной линии % . В случае атомов рическое поле кольца. Для остальных водорода илн водородноподобных ионов типов ионов ушнрение линии эа счет уширение линии определяется эффектом э эффекта Штариа составляет не более Штарка, поэтому по ширине иэ иэвест.