Измеритель параметров пучков заряженных частиц

САНИЕ 17 и30107 Союз Советских Социалистических Реслублнк(51) Ч. Кл.зб 01 Т 1/17 с присоединением заявки хе Государственный комитет(45) Дата опубликования описания 30.07.82(088.8) по делам изобретений и открытий(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦИзобретение относится к конструкцииустройств для детектировация излучения,принцип действия которых основан ца пироэлектрическом эффекте, и может бытьиспользовано для количественного измерения параметров пучков заряжеццых частиц,а также в качестве датчика в цепях управлеция ускорительпыми устройствами,Известна конструкция приемника излучеция, представляющего собой диск из поляризоваццой керамики, например титаната бария 1. На диск нанесены металлические электроды. При облучении падающий пучок излучения тормозится в материале электрода, а прирост температурыпередается керамике и ца электродах выделяется сигнал, пропорциоцальцьш поглощаемой энергии.Однако такой детектор измеряет толькоодин параметр пучка - мощность,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности является измерпельпараметров пучков заряженных частиц,содержащий пироактивцый элемент с сигцальцым электродом и электродом - поглотителем частиц, а также систему регистрации с блоком измерения мощности иблоком деления сигналов 21.Устройство содержит пироэлектрическийприемник из пироактивного материала с толщиной, превышающей длину пробегаэлектронов, который разделен ца две секции. Пироэлектрическпй материал первойсекции покрыт с облучаемой стороны по 5 глотителем толщиной, прсвышающей длину пробега электронов, а ппроэлектрический материал второй секции с облучаемойстороны покрыт электродом, прозрачнымдля электронов данной энергии, при этом10 первая секция приемника через истоковыйповторитель подключена к измерителюмощпостп, а также к олоку сложсция иблоку деления; вторая секция приемникачерез истоковый повторитель подключеца к15 блоку сложения, выход которого, в своюочередь, подключец к блоку деления,В таком устройстве сигнал первой секции пропорционален мощности пучка И, а .сигнал второй секции пропорционален сум 20 ме мощности пучка и количеству электронов, прошедших прозрачць 1 й электрод.Сигналы с обеих секций согласовываютсяи поступают ца блок измерения мощцости,блок суммировация (определеция токапучка) и блок деления (определение средней эцерпш пучка),Недостатками указанного устройства являются:невозможность проведения одцовремец 30 цых измерений в одной точке поля;сло)кность конструктивного цсцолцешья детектора, состоящего из двух секций;необходимость производить вычитание (суммирование) сигналов, что является источником погрешности.Целью изобретения является одновременное измерение в одной точке поля временных распределений плотности потока энергии, плотности потока частиц, а также средней энергии частиц в течение длительности импульсов излучения.Г 1 оставлеццая цель достигается тем, что в измерителе параметров пучков заряженных частиц, содержащем пцроактцвный элемент с сигнальным электродом и электродом - поглотителем частиц, а также систему регистрации с блоком измерения мощности и блоком деления сигналов, в него введен блок измерения величины тока частиц с нагрузочным сопротивлением Р 2, подключенный к электроду - поглотителю, блок измерения мощности нагружен сопротивлением Р и подключен к сигнальному электроду, причем величины Р и Р 2 удовлетворяют соотношениюсС1 ЕпЛЕгде т - длительность цзмерясмых импульсов излучения;Е - средняя энергия частиц;Си, С, у, А - параметры пироэлектрцческого элемента - емкость, теплоемкость, пироэлектрический коэффициент и площадь соответственно,Подключение к электроду - поглотителю резистора Р 2 с блоком измерителя токапозволяет использовать электрод - поглотитель в качестве цилиндра Фарадея иосуществлять измерение тока поглощаемыхчастиц с выделением сигнала, пропорционального плотности потока частиц с известной площади сечения, Сигнал, пропорциональный мощности пучка, снимается с пироактивного элемента. При этом как тепловой сигнал, пропорциональный мощностиизлучения, так и ток пучка определяютсяодним детектором, так что производитсяизмерение в одном месте поля (в двухсекциоццом детекторе ток определяется в одном месте, а мощность - в другом),Сущность изобретения поясняется чертежом,ИЗМЕРЦтСЛЬ Ца Ра МГРОВ ЦУи КОВ За Р 51 И(СЦцых ас)цц включает в себя дескор цзЛУ)1 СЦИ 51 Ц СЦС СМУТ РСГИСТРаппп СЦЦЗЯОВ,Дескор излучения состоит цз сигнального электрода 1, ццроактцвцого элемента 2ц электрода - поглотителя 3.Сигнальный электрод с помощью цагрузочцого сопротивления )( полил)о 1 сц кблоку 4 измерения мощности. Электрол -поглотитель через нагрузочное сопротивление Р 2 подключен к блоку 5 измерения величины потока частиц, Блок 4 измерения мощности и блок 5 измерения величины тока подключены к блоку деления 6.Падающий на детектор пучок заряженных частиц поглощается электродом 3, имеющим толщину более пробега частиц в данном материале. При этом мощность излучения, выделившаяся в поглотителе, в результате теплопроводцости передается пироактивному элементу, а заряд частиц стекает через с(2 на землю. В соответствии со схемой включения эквивалентный генератор пироэлектрического тока подключен последовательно с сопротивлениями Р и Й 2, а эквивалентный генератор тока частиц подключен параллельно сопротивлениям Я иПироэлектрическое напряжение, выделившееся на нагрузке Р 1, равно(полярность сигнала зависит от напряжения поляризации детектора), Одновременно на нагрузке Й выделится фарадеевский сигналу у )12зо Л + Л 2Суммарный сигнал ца нагрузке )( равенИ 7, - Си+ Уф.Точность измерения пироэлектрцческого з;, сигнала определяется выбором соотношения между Р и Р 2Л 2 Л;Е(+) 2 Сцли с учетом того, что Л 2 Р 1, имеемА 2 Я, ,1 Е/сВыбор величины нагрузочцого сопротивления Я определяется длительностью измеряемого импульса т ц емкостью пнроэлск;)трцческого элемента-,- р,с.Объединяя два условия работы устройства в одно неравенство получаем,Ч)кС - тсплосмкось де(ктора,сЕ - сред)яя эцерпя частиц, эВ,1 см сильнее вторая часть неравенства,тем выше точность измерения мощностиизлучения, Как видно из приведенных соотс 55 цсшСццй, чем больше энергия частиц ц чемвыше пирокоэффициент, тем легче повысить точность измерений мощности излучения, Пироэлектрический сигнал, регистри. руемый блоком 4, пропорционален мощности излучения 5а сигнал, регистрируемый блоком 5, про/ Апорционален плотности тока частиц Усм/С помощью блока деления определяетсятретья характеристика излучения - средняя энергия Е (МэВ),Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно в одной точкеполя измерять основные параметры пучковзаряженных частиц - мощность излучения(плотность потока энергии), ток (плотность потока частиц) и среднюю энергию 20частиц в течение одного импульса излучения.Применение предлагаемого устройстваперспективно для развития метрологиипучков заряженных частиц, а также для 25решения прикладных задач радиационнойтехники, например может быть использовано в качестве датчика в целях управленияускорнтельшми устройствами,Формула изобретенияИзмеритель параметров пучков заряженных частиц, содержащий пироактивный элемент с сигнальным электродом и элек тродом - поглотнтелем частиц, а также систему регистрации с блоком измерения мощности и блоком деления сигналов, от" л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью одновременного измерения в одной точке поля временных распределений плотности потока энергии, плотности потока частиц, а также средней энергии частиц в течение длительности импульсов излучения, в него введен блок измерения величины тока частиц с нагрузочным сопротивлением Яг, подключенный к электроду - поглотителю, блок измерения мощности нагружен сопротивлением Р 1 и подключен к сигнальному электроду, причем величины Я, и Я, удовлетворяют соотношению)Р )Лзгде т - длительность измеряемых импульсов излучения;Е - средняя энергия частиц;С С, А, у - параметры пироэлектрического элемента - емкость, теплоемкость, площадь и пироэлектрический коэффициент соответственно.Источники информации,принятые во внимание нрн экспертизе 1. Вегснег К. Н., Меугз В, 1 с. апс 1 Ру 11 Р, Ч. 1 сеч Яс 1 1 пз(гшп. 1968, 39, 8, Р. Р.1204 в 12.2. Авторское свидетельство СССР Л" 496845, кл. 6 01 Т 1/00, 1974.ий к ипографнл, пр. Сапунова,аказ 1023НПО 11 о Изд. М 186 Тираж 719осударственного комитета СССР по делам изобрет 113035, Москва, Ж.35, Ра 1 шская наб., д. 4/5 дписноерытпй