Ионизационный датчик распределения плотности пучка заряженных частиц по поперечному сечению

(19 5 Н 70 И ЕТЕНИЯВУ ИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСНО Резвов,дин Высокочувст тяжелони ПРЕДЕНЫХ Ый ДАТЧИК Р ПУЧКА ЗАРЯЖЕ ЧНОМУ СЕЧЕН 57) Изобретени уск зовано ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Михайлов В.Г. и др.вительный профилометр дляионного синхротрона.Труды ТХ Всесоюзного совпо ускорителям заряженных чТ. 1, Дубна, 1985, с. 83.Авторское свидетельствоУ 1392645, кл. Н 05 7/00,С 01 Т 4/29.(54) ИОНИЗАЦИОННЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИЧАСТИЦ ПО Щ)ПЕРЕ может быть испольелях различных типов для измерения поперечного распределения в пучках заряженных частиц. Ионизационный датчик (ИД) распределения плотности пучка заряженных частиц по поперечному сечению содержит анализирующий конденсатор 8, электроды (Э) которогоо ориентированы под углом 45 к оси извлекающего конденсатора 2 и во входном Э которого имеется пролетная щель 11, соосная сквозной щели 1 О извлекающего Э, двухкоординатный позиционно-чувствительный коллектор 6, расположенный на внутренней поверхности входного Э анализирующего. конденсатора 8, отражательный ЭЗ . Расстояния между всеми Э находятся в математической зависимости, приведенной в описании изобретения, ИД имеет повышенные быстродействия и помехозащищенность. 1 ил;1462521 электрическом поле ионизационные электроны приобретают энергию, пропорциональную.пройденному расстоянию, то энергетическое распределение электронов в ленточном пучке соответствует распределению плотности исследуемого пучка в направлении извлечения. После прохождения щели 1 ленточный пучрк электрическим полем анализируемого конденсатора 8 направляется на двухкоординатный позиционно-чувствительный коллектор 6.В случае,.когда электрическое поле анализирующего конденсатора 8 направлено под углом 45 к первоначальному направлению движения лен.точного пучка, расстояние У от щели 11 до места попадания ионизационного электрона на коллектор связано с расстоянием Х от места возникновения электрона до вытягивающего электрода 4 соотношениемТ =2 Х, (1)1где Еи Е - напряженности извлекающего и анализирующего поля соответственно,Скорость, приобретенная электроном в извлекающем электрическом поле,7 = 2 ЕХ/Ш )где е,ш - заряд и масса извлекаемойчастицы.Раскладывая скорость электрона на параллельную 7 и вертикальную 7 относительно плоскости анализирующего конденсатора 8 составляющие с учетом того, чтот оо 1в 1 л 45 = сов 452 имеем ц 7 и - и 7,2 Условия попаденияколлектор:7 1= Оа. Л. 2 электрона на где й - время движения электрона вполе анализирующего конденсатора 8,Изобретение относится к техникефизического эксперимента, в частности к ускорительной технике и может быть использовано на ускорителях различных типов для измерения5поперечного распределения в пучках заряженных частиц.Целью изобретения является повышение быстродействия и помехозащищенности.На чертеже приведена схема предлагаемого датчика.На чертеже обозначены исследуемый пучок 1; извлекающий конденсатор 2 с отражательным 3 и извлекающим 4 электродами, соединенными, с разными полюсами источника 5 по, стоянного напряжения, двухкоорди натный позиционно-чувствительный, 20например матричный, коллектор б, со, единенный с извлекающим конденса тором через резистивный делитель на пряжения 9. Извлекающий электрод 4выполнен со щелью, перпендикулярной 25оси извлекающего конденсатора. Анализирующий конденсатор 8 помещенза извлекающим электродом 4 так,чтобы его электрическое поле было направлено перпендикулярно щели 10 извлекающего электрода 4 и под угломе45 к оси извлекающего конденсатора2) Вводная пластина анализирующегокойденсатора 8 снабжена щелью 11,соосной щели 1 О извлекающего электро. 35да 4. Позиционно-чувствительный коллектор б помещен на внутренней стороне входной пластины анализирующего конденсатора. 8.о Датчик работает следующим образом,с)Исследуемый пучок 1 ионизируетостаточный газ тракта транспортировки пучка . Электрическим полемизвлекающего конденсатора 2, образованного отражательным 3 и извлекающим 4 электродами, соединенными сразными полюсами источника 5 постоянного напряжения ионизационные час).тицы, например электроны параллель)Ф50но переносятся на плоскость извлекающего электрода 4. Электроны, попавшие в щель 1 О извлекающего электрода 4, образуют ленточный пучокпространственное распределение в котором в направлении вдоль щели 10соответствует распределению плотности исследуемого пучкав этомнаправлении. Поскольку в однородном а = еЕ - ускорение частицы в этом Ш поле .146252 Откуда 27 а Расстояние213 п 11 ЧТ "Ч 1и а а 2 еЕ 1ш Е-- Х = 2 - Хш еЕ Е 10 20 40 и максимальное удаление Е электрона от входной пластины анализирующего конденсатора 82 = --Х1 Е2 Е макс15аВ результате на коллекторе 6 формируется ,двухкоординатное распределение ионизационных электронов, соответствующее распределению плотности исследуемого пучка 1 в попереч-.ном сечении плоскости, проведенной через щели 10 и 11 перпендикулярно извлекающему электроду 4. Масштаб распределения на коллекторе 6 в на правлении, перпендикулярном направлению извлечения, всегда равен 1:1, как в обычном профилометре. Масштаб в направлении извлечения определяется указанным выше отношением и 30 может; выбираться в зависимости от условий эксперимента. Так, при Е = 2 Е, масштаб распределения. на коллекторе 6 в направлении извлечения тоже равен 1:1, т.е. 7 = Х. ВРемя формирования распределения ионизационных частиц на коллекторе 6 соответствует времени их движения отместа возникновения да места попадания на коллектор. При характерных размерах 1 00 мм и напряженности извлекающего поля 1 кв/см для ионной компоненты это время составляет30-50 нс, для электронов 1,5- 3 нс. Построение вшсоковольтных ге нераторов пилообразного напряжения.с такими периодами повторения связано с весьма серьезными трудностями.Применение изобретения обеспечивает высокую помехозащищенность дат" 50 чика, поскольку вторично-эмиссионные электронывозникающие на элементах конструкции датчика под действием рассеянных частиц исследуемого пучка, не могут попасть в коллектор 6, так как их энергия либо превьппает, либо меньше энергии электронов, возникающих в контролируемой области пространства. В то же время они не могут 14попасть на тормозящую пластину анализирующего конденсатора 8, что исключает образование ложных вторично-эмиссионных потоков в этой пластине.Соединение анализирующего конденсатора 8 с извлекающим конденсатором 2 через реэистивный делитель напряжения 9 обеспечивает постоянствоЕотношениянезависимо от величиныКпитающего напряжения, Это означает, что масштаб распределения ионизационных частиц на коллекторе 6 не зависит от величины питающего напряжения, что значительно снижает требования к источнику постоянного напряжения. Формула изобретенияИонизационный датчик распределения плотности пучка заряженных частиц по поперечному сечению, содержащий извлекающий конденсатор, образованный отражательным и извлекающим электродами, подключенным к источнику постоянного напряжения, анализирующий конденсатор, расположенный за извлекающим электродом, и двух- координатный позиционно-чувствительный коллектор, при этом в извлекающем электроде выполнена сквозная щель, ориентированная перпендикулярно продольной оси извлекающего конденсатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения быстродействия и помехозащищенности датчика, анализирующий конденсатор гальванически соединен с извлекающим конденсатором через резистивный делитель, электроды анализирующего конденсатора ориентированы под угломо45 к оси извлекающего конденсатора, во входном электроде анализирующегоконденсатора выполнена пролетная щель, соосная пролетной щели извлекающего электрода, а коллектор размещен на внутренней поверхности входного электрода, при этом расстояние У от центра этой щели до центра коллектора и поперечный размер Х области контролируемого пространства, а также расстояние Е между электродами анализирующего конденсатора и расстояние Х , между отражательным и извлекающим электродами выбраны согласно следующим выражениям1462521 Т 2 - Х,Еь -- ХЕ 1 ЕЕ 2 Е макс2 гдеЕ, иЕ Корректор О. Кравцова Заказ 739/58 Тираж 770ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР3035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,О- напряженность,элек трического поля В между отражательньи и нзвСоставитель Е. ГромовРедактор Л. Веселовская Техред Л.Сердюкова лекающим электродамии электрического поляанализирующего конденсатора соответственно.