Способ измерения параметров пучка заряженных частиц

1684823 40 45 для каждой строки развертки определяют параметры основного пучка, Поставленная цель достигается такжетем, что в устройстве для измерения5параметров пучка заряженных частицсогласно изобретению вспомогательнаяпушка содержит отклоняющие пластины,соединенные с генератором строчнойи кадровой развертки для осуществления развертки пучка цо чувствительному элементу, Чуствительныйэлемент выполнен в виде пластины,имеющей две щели, Первая щель выполнена перпендикулярно; а вторая подуглом к электронно-оптической осиосновной пушки, Коллектор частиц,расположенный под чувствительнымэлементом, подключен к системе обработки и регистрации сигналов, состоящей из формирователя импульсов,подключенного на вход измерителя временных интервалов, на выходе которого подключено вычислительное устройство, 25На фиг. 1 представлена блок-схемавозможного осуществления способана фиг, 2 - схема прохождения зондирующего пучка; на фиг, 3 - функциярассеяния на цилиндрическом пучке;на фиг, 4 - функция распределенияна эллиптическом пучке с гауссовскимраспределением,На фиг. 1 представлена блок-схема,содержащая вспомогательную электронную пушку 1 - источник зондирующегопучка 2, исследуемый пучок заряженных частиц 3,чувствительный элемент 4с щелями 5, б, коллектор 7 частиц,блок 8 формирователей импульсов,измеритель 9 временных интервалов,вычислительное устройство 10, генератор 11 строчной и кадровой разверток, кадровые 12 и строчные 3 отклоняющие пластины,На фиг, 2 представлена схемапрохождения зондирующего пучка.Осуществляется способ следующимобразом,Сформированный электронной пушкой 1 зондирующий пучок 2 сканирует50посредством пилообразных напряжений,вырабатываемых генератором 11 строчнойи кадровой разверток вдоль оси предполагаемого исследуемого пучка заряженных частиц 3, затем он падает начувствительный элемент 4 с щелями5,6, При набегании зондирующего пучка на щели чувствительного элемента в последнем образуются импульсы тока, которые с коллектора частиц поступают в блок формирователя, который преобразует импульсы тока в прямоугольную форму, поступающие затем на измеритель временных интервалов, который в свою очередь производит отсчет времени между импульсами от прямой и наклонной щели чувствительного элемента 4, Затем результат счета заносится в память вычислительного устройства. Данная операция повторяется для каждой пары импульсов зондирующего пучка соответствующей строки развертки, На следующем этапе измерений включается исследуемь)й пучок и перечисленные операции поьторяются при включенном исследуемом пучке, Зондирующий пучок при взаимодействии с ионами частиц или интегральным полем ионного пучка будет отклоняться, Вычислительное устройст" во вычисляет разность между измеригельными интервалами времени до и во время взаимодействия с исследуемым лучком для каждой строчки развертки оответственно, Далее, используя эычисленные разности соответствующих строк, вычисляются углы отклонения зондирующего пучка по следующей формуле Е 6 Е аЧ+Ьм Моагср-- Еоткр ЙЬ где Е - длина пробега зондирующегопучка;Г - частота строчной развертки;Ц) - угол наклона щели;Ь - расстояние между зонойвзаимодействия и пластиной;о- угол наклона зондирующегопучка до взаимодействияс исследуемым пучком;- разность между временнымиинтервалами,По вычислительной функции угловотклоненйя Кв зависимости отприцельного угла 0( определяетсяраспределение плотности тока исследуемого пучка,В случае аксиально симметричныхпучков с распределением Гаусса формула для вычисления распределенияимеет видм(,) ------ (г(,)1 оиЛй,О 1.ги,где б - диэлектрическая проницаемость вакуума;П - ускоряющее напряжение и -Оследуемого пучка;ускоряющее напряжение эонОЗдирующего лучка;- г - радиус исследуемогооопучка;у, - прицельный параметр;удельный заряд частиц исОиследуемого пучка;г - нормальный заряд частиц исОследуемого пучка;1 - полный ток исследуемогоОпучкаР ( )Г = 2 )-- функция рассеяния, которая зависит только отзакона распределения плотности тока,исследуемого пучка, где= г/гЬ =- К/г ; К - расстояние, на к тором Е и0 (Е ц - энергия пучка),г - текущее значение радиуса,Расчет функции рассеяния производится численными методами.Для пучков с угловым и эллиптическим поперечным сечением, с гауссовским, диафрагмированньм гауссовскими равномерным распределением плотности тока функции рассеяния представлены на фиг, 3 и 4,На фиг, 3 введены следующие обозначения: кривая 14 - равномерноераспределение, 15 - распределениеГаусса, 16-20 - диафрагмированноераспределение Гауса.- 0,5; 10 2,0; 2,5,оюНа фиг. 4 введены следующие обозначения: 21-23 - О/Ь = 1,2,3,24-27 - 6 = 22 5 ; 45 ; 67,5 О; 90где г,з - радиус и т- нормальныйрадиус пучка; 9 - угол между осьюзондирующего пучка и большой осьюэллипса, По оси абцисс откладываютсязначения = , по оси ординат энаУогОПчеяяя Ое)По максимальному углу отклонениязондирующего пучка определяется полный ток исследуемого пучка как интеграл распределения плотности тока.Профиль пучка находится как уровень, 20 ряженных частиц. 25 45 пульсами чувствительного элемента для каждой строки развертки до и во вре 50 мя взаимодействия пучков, а опреде 5105 30 35 40 на котором плотно, т, ра: пучка падает в е раз 1 н о ее максимальной величи.Данным способом возможо пр-воизмерение непрерывных и имульеы; пучков, При измерении 1 пуь.,хучков его длительность должна быть и меньше периода кадровой разверт, то есть ТиТ , Так как чувтвительность данного .оссб измерения зависит от ускоряюшего напряжения зондирующего пучка, то, увеличивая последнее, возможно проводить измерение высокоэнергетических и шных пучков заряженных частив. Предложенный способ для иэмчения параметров пучка эаяженных частиц может использоваться для бесконтактной диагностики пучков заряженых частиц технологических установокДанный способ позволяет расшпртьвоэможности исследования пучкон заФормула изобретения Способ измерения параметров пучка заряженных частиц закючася в том, что исследуемь пучок зондируют вспомогательным пучком и до и во время взаимодействия пучков измеряют угол отклонения вспомогательного пучка чувствительным элементом, по которому определяют параметры пучка, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения параметров полного тока, поперечного размера и профиля пучка вспомогательный пучок разворачивают в растр по поверхности чувствительного элемента, выполненного в виде пространственно-кодирующих непараллельных элементов при направлении строчной развертки параллельно осиисследуемого пучка, и измеряют временные интервалы между токовыми им; ление указанных параметров исследуемого пучка производят по изменениювременных интервалов, 1684829,6 О 0,2 О Составитель С,Георгиеведактор О,Спесивых Техред, А.Кравчук КорректорА.Обручар Подписноебретениям и открытиям иаушская наб., д. 4/5 КНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент Ужгород, ул. Гагарина,Заказ 3510 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по и113035, Москва, Ж,14-рванои Ц-гвуссо 6"РО- ди усрнав распределение ское распределение врвгмировввное гаское распределени