Устройство для измерения поляризации импульсного пучка электронов

СОЮЗ СОВЕТСОНИА ЛИСРЕ ОПУБЛИ 1 И)(5)5 С 01 Т 1/32 Г 1/29 ЗОБРЕТЕНИЯ ПИ А ЕЛЬСТВУ МУ СВИ АВТО, (56) Р.Я. Соорег, И.Л. А 1 Яиагд еСа 1, Ро 1 агыед Е 1 есггоп - Е 1 есйгопЯсаС 1 еыпЯ аг СеЧ ЕпегЯ 1 ев РЪуз НвчЬег.Сегв, ч, 34, 1 Р 25, 23 Липе, 1975,р. 1589-1592.Н, НорзГег, Р.Ь. АЪга 11 аш. 11 еч шеС 1 тод Гог ассцгаге са 11 Ъга 11 он о 2 апе 1 есггоп - арап ро 1 аг 1 шеег Кеч. Яеь,1 пвггшп ч. 59, 11 1, 1988, р, 49"51.3. Чап К 11 пЕеп РопЪ 1 е Ясагег 1 пЯоЕ е 1 есггопэ Нпс 1 Раув, ч.75, р, 1611881 966.Киммель Л.Р., Машкович В.П. Защитаот ионизирующих излучений. М.; Атом"издат, 1972, с. 312. иРЕНИЯ ПОЛЯРИЭЛЕКТРОНОВся к измериыт ь использо" к ускорительиспольэо иэации элект" относитожет бы(ия пол Изобретение ной технике и вано для измер ронных пучков.Целью изобр чение чувствит тойчивости изможенил состо стае детекторов рас" использованы цилиндр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГННТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМ ЗАЦИИ ИМПУЛЬСНОГО ПУЧКА (57) Изобретение относи тельной технике и может вано для измерения поляризации электронных пучков. Целью изобретения яв"ляется увеличение чувствительности ипомехоустойчивости устройства измерения импульсного пучка электронов путем измерения интенсивностей двухпучков, образованных при рассеянии йэ"меряемого пучка на тонкой мишени наодинаковый угол в различных направлениях. В качестве детекторов рассеянных пучков использованы цилиндры Фарадея, расположенные в вакуумных камерах, отделенных от вакуумной камеры, где расположена мишень с тонкимифольгами, в тех же вакуумных камерахпомещены коммутаторы, один электродкаждого из них соединен с соответствующим цилиндром Фарадея, а другойс измерителем заряда, причем схемарегистрации использует принцип Формрования сигнала после окончания импульса тока пучка. Изобретение исключает действие электромагнитныхнаводок от источника и влияние ионов,образованных рентгеновским излучениемпучка. 1 ил. фарадея, расположенные в вакуумных "камерах, отделенных от вакуумной ка"меры, в которой расположена мишень, фольгами .такой толщины, чтобы поглощенная в каждой из них часть заря" да измеряемого пучка, отнесенная кего полному, заряду была меньше треуемой относительной погрешности иэерений, в тех же вакуумных камерахомещены коммутаторы, один электролкаждого иэ них соединен.с соответствующим цилиндром Фарадея, а другойос измерителем заряда,На фиг.дана схема предлагаемого устройства,Здесь необходимо измерить степеньполяризации электронного пучка 1,образованного при рассеянии импульсного интенсивного электронного пучка 1 О2 на тонком рассеивателе иэ веществас большим атомным номером - мишени 3.Пучок 2 эмиттируется из катода 4, накоторый от импульсного генератора 5подается импульс высокого напряженияотрицательной полярности,Предлагаемое устройство состоитиз мишени 6, цилиндров Фарадея 7 и 8,поглощающих пучки, 9 и 1 О, образован"ные при рассеянии измеряемого пучка 1 20на мишени 6, и коммутаторов 11 и 12,,которые расположены в вакуумных камерах 13 и 14, геометрически отделенныхот основной вакуумной камеры 15 (гдерасположен рассеиватель-мишень 3),фольгами 16 и 17. Один из электродовкаждого иэ коммутаторов (соответст"венно 18 и 19) соединен с соответствующим цилиндром Фарадея, а другой(соответственно 20 и 21) - с измерителем заряда (соответственно 22 и 23)Способ измерения поляризации спомощью этого устройства состоит втом, что пучки 9 и,10, образованныепри рассеянии на мишени 6 измеряемого.пучка 1 на одинаковый угол в различных направлениях на цилиндры Фарадея .7 и 8, а электронный заряд с цилинд"ров фарадея через коммутаторы 11, 12подают на измерители заряда 22 и 23после окончания импульса тока пучка 2и связанных с ним переходных процессов.Процесс измерения с помощью пред"лагаемого устройства на основе предлагаемого способа происходит следующим образом. Измеряемый пучок электронов 1 направляют на мишень 6. Образованные при его рассеянии на одини тот же угол в различных направлени"ях пучки 9 и 10, пройдя через фольги6 и 17 поступают на цилиндры фарадея7 и 8 и поглощаются в них. Часть эа"ряда пучков при этом поглощается вфольгах. Если полный заряд в импульсе пучка равен ц, а в фольге поглощает5ся заряд Дц, то на измерительный эле.ктрод попадает заряд а = ц, - 4 Ч. Еслитребуемая точность измерении равнато, очевидно, толщина фольги х, рдолжна быть выбрана из условия 5 Я (1)"оПоскольку поглощение заряда в фольге.происходит, как известйо, по зако" нухч ч о(2) где р " линейный коэффициент поглощения м , за висящи й от материала фол ь" ги и энергии частиц, то из (1) и (2) еР, (3) так как обычно Ю1, то отсюда получим слсдующее условие для толщины фольги Х: Фх((4)Если полный заряд в импульсе тока пучка 9 равен ц , а пучка 10 - в , тоФ напряжения, возйикающие на цилиндрах фарадея 7 и 8 при поглощении ими- пучков, соответственно равны 11 - И.1. ц Ял СС(5) где С, - емкость цилиндра Фарадея 7 и электрода 18 коммутатора 11, по отношениюк корпусу вакуумной камеры 13, а С " емкость цилиндра Фарадея 8 и электрода 19 коммутатора 12 по отно" шению к корпусу вакуумной камеры 14. Практически можно выбрать такие ус" ловия,. чтобы С, = СТогдаПосле окончания импульса тоЦ 1 Ч 2ка пучка и связанных с ним переходных процессов срабатывают коммутаторы 11 и 12 и импульсы напряжения с цилиндров фарадея поступают на соответствующие измерители 22 и 23. В качестве таких измерителей могут быть ис". пользованы, например, эмиттерные по-вторители, с,выходов которых сигналы подаются на осциллограф. Измеряя амп" литуды импульсов напряжения на экране осциллографов, можно с помощью форму-, лй.(5) найти заряды ц, и я, а по их значениям определить степейь поляризации измеряемого пучка 1. 8 качестве измерителей 22, 23 нв обязательно ис" пользовать системы с эмиттерными по" вторителями и осциллографами. Для этой цели могут быть использованы, например, импульсные вольтметры.кэ 9 в импульсе, превышающий 1,6 "10.м Кл.Если в качестве мишени 6 используется Фольга из золота толщиной 5 0,1 микрона, то при телесном углецилиндра Фарадея 7, равном 0,1 стера"диана, такой заряд в пучке 9, образованный при рассеянии пучка 1 на 120,соответствует заряду пучка 10 -ф Кл,Это означает, что имеется воэможностьизмерять поляризацию электронногопучка с импульсным током 0,2 мА с дли"тельностью импульса 0,5 мкс, Проведенные измерения также показали, что если в тех же условиях не применять указанных выше мер, а именно не герметизировать объем 13 относительно объема 15 и не вводить временной задержкипередачи сигнала на измеритель заряда 22, не испольэовать коммутатор 11(а прямо соединять цилиндр Фарадея 7с измерителем заряда 22), то уровеньпомех возрастает в 200 раз и достигает 0,2 В. Это связано с тем, чтоплазма, образованная сильноточным луцком 2, разряжает цилиндр Фарадея 7, ь рентгеновское излучение пучка 2 ионизирует воздух вблизи эмиттерного по"вторителя и образовавшиеся при этом , 30 ионы, попадая на его вход, изменяют 50 55 5159Благодаря тому цто коммутаторы 11, 12 срабатывают после окончания переходных процессов в импульсном генераторе 5, при использовании нашего предложения практически полнос- тьЮ исключаются электромагнитные наводки на элементы схемы (в рассмотренном выше примере - на эмиттерный повторитель, осциллограф; передающий кабель) . По той же причине исключается действие ионов, образованных рентгеновским тормозным излучением лучка 2, на расположенные в воздухе . элементы схемы. Укаэанные переходные процессы полностью заканчиваются, как известно, церез несколько миллисекунд после окончания импульса тока пучка. Благодаря наличию Фольг, 16 и 17 исключается попадание на цйлиндры Фарадея 7 и 8 ионов, образованных интенсивным пучком 2 (которые йогли бы разряжать емкости С, и С, ).В результате удается получить высокую помехоустойчивость, а следовательно и высокую чувствительность измерений.Были проведены измерения, которые подтвердили высокую помехоустойчивост и чувствительность предлагаемого способа и устройства. 0 этих измерениях пучок 2 с энергией электронов 100 кэО импульсным током 1000 А, длительностью импульса 0,5 мкс создавался с помощью электронной пушки со взрывным катодом 1, питаемой от высоковольтно" го импульсного генератора 5 с ампли тудой импульса 100 кв. Измерения помех производились с одним каналом (цилиндр Фарадея 7, коммутатор 11, измеритель заряда 22), причем, вместо фольги 16 использовалась толстая пла" стинка, не пропускающая пучок 9, Цилиндр Фарадея 7 представлял собой пластину площадью 3 см 2, имеющую емкость на корпус 10 пФ. Коммутатор 11 представляет собой геркон типа ЭИ"3 управляемый магнитным полем. В кане" стве измерителя 22 использовалсяФэмиттерный повторитель, сигнал с выхода которого подавался на осцилло" граф с помощью согласованного на конце коаксиального кабеля; Суммарная емкость на корпус измерительного электрода, коммутатора и входа эмит" .терного повторителя составляла 16 пФ. Проведенные измерения показали, что . амплитуда наблюдаемого на осциллогра" фе сигнала помех составляет 1 мВ. Это означает, что в рассмотренных ус" ловиях может быть измерен заряд пуч 6 МО 6 амплитуду импульса, Кроме того, рабо" та элементов измерительной схемыпроисходит во время работы высоковольтного импульсного генератора 5,З 5 дающего высокий уровень помех. Предлагаемое устройство обладает преимуществами, обеспечивая более высокую помехоустойчивость и чувст" вительность, Это связано с описанными 40 выше мерами по повышению помехоустойчивости: использование Фольг, отделяющих вакуумные камеры с цилиндрами Фарадея от вакуумной камеры, в кото"рой находится мишень, исключает попа" дание на цилиндры Фарадея ионов; при"менение расположенных в вакууме коммутаторов, срабатывающих после окончания импульса тока пучка и связанныхс ним переходных процессов, исключает действие электромагнитных наводок от источника пучка и влияние ионов, образованных рентгеновским излучениемпучка, В прототипе действие всех указанных Факторов существенно снижа"ет помехоустойчивость, а следователь"но, и чувствительность измерений,Формула и зобре т ения" Устройстводля измерения полярисзации импульсного пучка электронов,ановКорректор Л ПатайЬеаеееефаей Редактор.Н, Кол Заказ 3724ВНИИПИ Государ Тираж Подписноенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5здательский комбинат "Патент" г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Производств содержащее два детектора для измерения интенсивности двух пучков, обра" зованных при рассеянии измеряемого пучка на тонкой мишени на,одинаковый угол в различных направлениях, о т л и ч а ю ц е е с я тем,что,с цельюувеличения чувствительности.и помехоустойчивости измерений в качестве детекторов рассеянных йучкав использованы цилиндры Фарадея., расположен" ные в вакуумных камерах, отделенных от вакуумной камеры, в которой расположена мишень, фольгами такой тол"щины, чтобы поглощенная в каждойиз них часть заряда измеряемогопучка, отнесенная к его полномузаряду, была меньше требуемой от"носительной погрешности измерений, втех же вакуумных камерах помещеныкоммутаторы, один электрод каЖдогоиз них соедйнен с соответствующимцилиндром Фарадея, а другой - сиз".мерителем заряда.