Способ измерения распределения плотности заряженных частиц в пучке

 

Изобретение относится к области ускорительной техники. Способ измерения распределения плотности заряженных частиц .осуществляется следующим образом: синхроимпульс (СИ) ускорителя , приходящий асинхронно с кадровым СИ телевизионной камеры и предназначенный для подготовки измерительной аппаратуры, используют для . выделения последнего кадрового СИ перед выводом пучка. В момент прихода последнего кадрового СИ осуществляют f гаш 1 гашение электронного пучка видикона (В). Выводимый пучок облучает люминесцентный экран, который под действием заряженных частиц светится на протяжении все.го времени вывода пучка (Гдые, а также еще некоторое время после прекращения вывода , что связано с послесвечением люминофора . Изображение аучка с экрана проецируют на мишень В. Так как л/ч В блокирован, то весь свет, собираемый с люминесцентного экрана, участвует в образо.вании потенциального рельефа на мишени В. Время гашения с гдц, В, а значит и. время накопления информации устанавливают из выражения оц, . - время инерционности В. Измеряют профиль пучка, после стирания остаточного изображения производят повторное гашение луча В на такое же число кадров , измеряют фон в обоих случаях и вычитают из первого измерения второе. Способ имеет высокую точность измерения . 8 ил. Я I I I JI « П J(9 .tf i (Л С 4 Од О) 00 4 (Г

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 05 Н 7/00

ОПИСАНИЕ. ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPbfTHA (46) 23, 09. 90,Бюл. У 35 (21) 4175184/24-21 (22) 05.01.87 (72) В.П. Новиков, Е.В. Cepra и А.B.Õàðëàìoý (53) 621.384.6 (088.8) (56) G.Feridi. 3.Mann "SPS Jmprovement Report, y 187, 30.03.81.

Гусак А.А. и др. Телевизионный способ определения параметров протонного пучка, препринт 85-52. Серпухов, 1985, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПУЧКЕ (57) Изобретение относится к области ускорительной техники. Способ измерения распределения плотности заряженных частиц. осуществляется следующим образом: синхроимпульс (СИ) ускорителя, приходящий асинхронно с кадровым СИ телевизионной камеры и предназначенный для подготовки измери тельной аппаратуры, используют для ° выделения последнего кадрового СИ перед выводом пучка. В момент прихода последнего кадрового СИ осуществляют

„„SU„„4 49 А1 гашение электронного пучка видикона (В), Выводимый пучок облучает люминесцентный экран, который под действием заряженных частиц светится на протяжении всего времени вывода пучка с „щ, а также еще некоторое время

С„ после прекращения вывода пу ка, что связано с послесвечением люминофора. Изображение пучка с экрана проецируют на мишень В. Так как луч В блокирован, то весь свет, собираемый с люминЕсцентного экрана, участвует в образовании потенциального рельефа на мишени В. Время гашения с аы В, а значит и. время накопления информации устанавливают из выражения с, щ ъ ь + + л с и»» где и время инерционности В. Измеряют профиль пучка, после стирания остаточного изображения производят повторное гашение луча В на такое же число кадров, измеряют фон в обоих случаях и вычитают из первого измерения второе.

Способ имеет высокую точность измерения. 8 ип.

1436849

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь" эовано для измерения параметров заряженных частиц.

11елью изобретения является повыше иие точности измерения распределения плотности заряженных частиц в пучке.

На фиг.1 приведена структурная ,схема устройства для осуществления 1g ,,предложенного способа; на фиг.2Временные диаграммы работы устройст" ва; на фит .3 — мишень видикона; на

: фиг.4 - потенциальный рельеф мишени, вертикальное сечение; на фиг.5 — то же, луч находится в конце .кадра; на фиг.6-8 — временные зависимости.выходного сигнала.

Устройство содержит телевизионную камеру 1, изготовленную на видиконе

2 с мишенью 3, синхроблок 4, аналогоцифровой ттреобразователь 5 с оператийной памятью, регулируемый блок гашения 6, выполненный на основе цифро. вого счетчика, блок выделения послед- 25 него кадрового синхроимпульса 7 перед выводом пучка, выполнениый на основе схемы цифровой задержки 8, RS-триггер 9 и схемы совпадения 10 люмипесцентный экран 11, объектив 12 телевизионной камеры. Выходы кадровых и строчных синхроимпульсов со схемы синхрогенератора телевизионной каме-ры соединены с входами сиихроблока, выход сиыхроблока подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП), выход с видеоусилителя телевизионной камеры подключен к аналоговому входу ЛЦП, выход схемы кадровых импульсов синхрогенератора телевизионной камеры соединен с нхоф) дом 13 схемы совпадения IO и тактовым входом регулируемого блока гашенил 6, вход 14 схемы цифровой задержки 8 подключен к шине синхроимпульса уско" рителя, выход .15 схемы совпадения 10

45 соединен с запускающим в одом регули. руемого блока гашения и R — âõîäîì RSтриггера, выход схемы цифровой задержки соединен с S-входом RS"триггера выход RS-триггера соединен с вхо- 50 дом схемы совпадения, выход регулируемого блока гашения 6 подключен к входу схемы формирования гасящих импульсов телевизионной камерь| ° Все блоки через управляемые входы подклю- 55 чены к каналу каркаса и 3ВМ, Данный сттособ поясняется времейными диаграммами, представленными иа фиг.2, где 16 - кадровые синхроимпульсы TV-камеры, 17 — си)тхроимпульс ускорителя, 18 - импульсы гашения электронного луча видикона, 19 время вывода пучка, 20 - время свечения люминесцентного экрана, 21 время образования потенциального рельефа на мишени видикона, 22 — кадры оцифровки видеосигнала; I — измерения профиля пучка, II — измереинятепловых токов видикона (фона).

Способ осуществляется следующим образом. Синхроимпульс 17 ускорителя, приходящий асинхронно с кадровым синхроимпульсом 16 телевизионной камеры 1 и предназначенный для подготовки измерительной аппаратуры, используют для выделения последнего кадрового синхроимпульса перед выводом пучка. В момент прихода последнего кадрового синхроимпульса 16 осуществляют гашение 18 электронного пучка видикона 2. Выводимый пучок 19 облучает люминесцентный экран 11, который под действием заряженных частиц светится на протя:кенитт всего времени вывода пучка ат,ць,в, а также еще некото- i л рое время т,„ после прекращения вы" вода пучка, что связано с послесвечением люминофора. Иэображение пучка с =-крана 11 проецируют при помощи объектива 12 на мишень 3 нидикона 2.

Так как луч видикона 2 блокирован, то весь свет, собираемый с люминесцентиого экрана 11, участвует н образовании потенциального рельефа 21 иа мишени 3 видикона 2.

Время гашения видикона, а эначйт и время накопления информации устанавливают, исходя иэ времени вывода пучка, времени послесвечения люминофора экрана и инерционности видикона у и. rduJ — вы в + ьюм+ <.ин

Причем тзремл гашения 18 луча видикона 2 выбирают таким, чтобы на нем укладЬ|валось целое число.телевизионных кадров. Плотность распределения заряженных частиц в пучке, или для краткости профиль пучка, измеряют в первом кадре после гашения посред"

cTBQN оцифровки видеосигнала 22.

Затеи после стирания остаточного изображейия профиля пучка на мишени

3 видикона 2 производят повторное гашение 18 луча видикона на такое же число кадров. На мишени 3 видикона

2 образовывае гся потенциальный рельеф 21 из-эа темновых -оков видикона

1436849

2. По окончании гашения производят измерение фона, затем иэ первого из,мерения вычитают второе.

Необходимость гашения луча видико5 на с приходом последнего кадрового синхроимпульса вызвана тем, что в случае гашения луча видикона в любой другой момент времени, в том числе и с началом вывода пучка, который 1р несинхронизирован с кадровым синхроимпульсом, на мишени видикона остает. ся неоднородность потенциального ,рельефа. Сказанное выше иллюстрируется на фиг.3-5. На фиг.3 схематически 15 изображена мишень видикона, строки расположены горизонтально. На фиг.4 представлено вертикальное сечение потенциального рельефа мишени видикона для момента времени, когда электронный луч видикона находится в начале

/ кадра 23,а на фиг.5 представлено аналогичное сечение для момента времени, . когда луч находится в конце кадра 24.

Неоднородность сечения потенциального 25 рельефа мишени видикона в виде сту" пеньки вызвана темновыми токами видикона, накапливаемыми за время одного кадра.

Если предположить, что вывод пуч- " ка пришелся на момент времени начала кадра 23 и сразу же прерывать ход луча и произвести его гашение, то на мишени останется потенциальньп» рельеф, представленный на фиг.4. Поверх него за время накопления наложится изображение профиля пучка, что приведет к искажению пространственной формы пучка на величину ступеньки, так . как при измерении профиля пучка развертка луча видикона начинается с

40 начала кадра.

Величина "ступеньки" на потенциальном рельефе мишени видикона ЛИ426 с напряжением на сигнапьной пласt тине U=13 В составляет 0,04 В. Учет . неточности от "ступеньки" при измеряемом с TV-камеры сигнала в 1 В приводит к улучшению точности на 47.

Поэт. му, чтобы избежать неточности в измерении профиля пучка, связанной с введением гашения, необходимо начинать гашение луча видикона синхронно с кадровым импульсом. Начало гашения с последним кадровым синхроимпульсом перед выводом пучка - это 55 оптимальный выбор с точки зрения на копления потенциального рельефа,за счет темповых токов видикона во время гашения.

Рассмотрим пример реализации ci10 соба.

Проведем облучение люминесцентного экрана из А1, 01 Сг с време нем послесвечения „„,„=30 мс, пучком протонов

I длительностью 5 мс. Для измерений использбвалась телевизионная камера

КТП-40 с видиконом ЛИ-426 и напряжением на сигнальной пластине U= 13 В.

Измерялся выходной сигнал с TV-камеры для одной из точек в центре пучка в зависимости от времени гашения луча видикона. Луч видикона гасился в момент прихода последнего кадрового синхроимпульса перед выводом пучка.

На фиг,6 предс-.авлена зависимость величины выходного сигнала от времени гашения луча видикона. Из приведенного графика видно, что введение режима накопления приводит к увеличению выходного сигнала с видикона.

Например. сигнал после первого кадра накопления составлял 0,6) В, а после

5 кадров — 1, 18 В. Это объясняется тем, что весь собираемый свет от послесвечения люминесцентного экрана участвует в образовании сигнала с видикона и время гашения, кроме того, учитывает инерционность видикона, которое для ЛИ-426 составляет 3 кадра (60 мс); Вычисляем время гашения лу" ча видикона. сг„„, — 5 + 30 + 60 = 95 мс.

В данном случае время гашения для измерений следует выбирать равным

100 мс> что соответствует 5 кадрам.

Устанавливать для измерений время, большее 100 мс, не следует, так как увеличение сигнала в этом случае происходит исключительно за счет темновых токов видикона. Пелое чис" ло кадров гашения выбирается также с той целью, чтобы произвести измерение фона в тех же условиях, что и измерение пучка.

На фиг.7 представлена величина выходного сигнала с видикона ЛИ-426 при U=13 В в отсутствии пучка в зависимости от времени накопления. Из графика видно, что через 100 мс вклад темновых токов составляет 0,20 В.

Поэтому иэ измеренного профиля пучка вычитают фон, вызванный темновыми, что значительно улучшает точность измерения.

Результаты вычита| ия для одной из точек в центре иэображения пучка представлены на фиг.8. Иэ приведен"

5 I4 ного графика видно что в результате ! использования режима гашения в тече-, ние S кадров н применения вычитания фона достигаегся улучшение точности измерения примерно на 40Х.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

36649 прихода последнего кадровогО синхроимпульса перед выводом пучка, гешение луча видикона осуществляют на целое число кадров, при этом суммарную длительность гашения устанавливают равной

Способ измерения распределения плотности заряженных частиц в пучке, включающий облучение люмииесцентного экрана пучком заряженных частиц, проецирование изображения на мишень видикона, измерение профиля пучка посредством оцифровки видеосигнала в следующем телевизионном кадре после начала вывода пучка, о т л и ч а ющ и Й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно производят операцию гашения электронного луча видикона причем момент начала гашения совмещают с моментом мш выл + "июм иы где с, ц — время гашения видикона, с, с, „, — время вывода пучка, с; ю - послесвечение люминофора,с, < u — время инерционности видикона, с, по окончании гашения измеряют профиль пучка, затем после стирания остаточного изображения на мишени видикона производят повторное гашение луча видикона на такое же число кадров, но о в отсутствии пучка, и по окончании повторного гашения измеряют фон, обусловленный темновыми токами видикона и вычитают из первого измерения второе.

14368Ь9

20 40 f0 00 f_#_ Ь(ис)

Фае.6

1436849

Of0

20 И О 80 !АР t(iа/

Фиг.7, 02 из. 8

Составитель Е.Громов

Редактор М.Букреева Техред А.Кравчук Корректор Л,Патай, . Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p,. 4/5.Заказ 3328

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4