Ускоритель высокоскоростных твердых частиц



Ускоритель высокоскоростных твердых частиц

Владельцы патента RU 2487505:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) (RU)

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Заявленное устройство содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя. Все цилиндрические электроды и индукционные датчики выполнены из фольги и установлены на внешней поверхности диэлектрической трубки. Технический результат состоит в оптимизации настройки и чистки без необходимости разборки всего ускорителя, а также в обеспечении соосности расположения элементов конструкции устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц.

Известен ускоритель для моделирования микрометеоритов, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, усилителей, линейного ускорителя, источника фиксированного высокого напряжения, цилиндрических электродов, селектора скоростей, селектора удельных зарядов, генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блока сопряжения, электронно-вычислительной машины, усилителя пачки импульсов переменной длительности, каскадного генератора, мишени (патент на изобретение №2205525, МПК Н05Н 5/00, Бюл. №15 от 27.05.2003).

Наиболее близким аналогом является ускоритель высокоскоростных твердых частиц, содержащий инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов, и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя (патент на изобретение №2371891, МПК Н05Н 5/00, Бюл. №30 от 27.10.2009).

Однако он обладает следующими недостатками:

- Во время эксплуатации в тракте ускорителя скапливается большое количество частиц, которые засоряют тракт. Если частицы металлические, то они являются причиной электрических пробоев, что делает работу ускорителя невозможной. Для чистки тракта необходимо разбирать всю вакуумную систему, что приводит к увеличению времени простоя ускорителя.

- Затруднена настройка тракта, так как необходимо все элементы тракта выставить соосно друг другу.

Поставлена задача: разработать ускоритель, конструкция которого позволяет быструю чистку ускорительного тракта и обладающий простотой настройки.

Поставленная задача достигается тем, что в ускорителе высокоскоростных твердых частиц, содержащем инжектор, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя, мишень, согласно изобретению все цилиндрические электроды и индукционные датчики выполнены из фольги и установлены на внешней поверхности диэлектрической трубки.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, где изображен общий вид ускорителя совместно с обслуживающей аппаратурой.

Устройство содержит инжектор 1, линейный ускоритель 2, источник фиксированного высокого напряжения 3, индукционные датчики 4, усилители 5, цилиндрические электроды 6, калибровочные секции 7, токоведущие шины 8, селектор скоростей 9, селектор удельных зарядов 10, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, блок сопряжения 12, электронно-вычислительную машину 13, усилитель пачки импульсов переменной длительности 14, каскадный генератор 15, мишень 16, диэлектрическая трубка 17. Каждый из индукционных датчиков 4 соединен с входом соответствующего усилителя 5, выход первого усилителя 5 соединен с первым входом селектора удельных зарядов 10, выход второго усилителя 5 соединен со вторым входом селектора удельных зарядов 10, выходы третьего и четвертого усилителей 5 соединены с первым и вторым входами селектора скоростей 9 и третьим и четвертым входами селектора удельных зарядов 10, выход селектора скоростей 9 и выход селектора удельных зарядов 10 соединены с входами генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, выход генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 соединен с первым входом усилителя пачки импульсов переменной длительности 14, выходы которого посредствам токоведущих шин 8 соединены с цилиндрическими электродами 6, первый выход каскадного генератора 15 соединен со вторым входом усилителя пачки импульсов переменной длительности 14 и средним цилиндрическим электродом 6 первой калибровочной секции 7, второй выход каскадного генератора соединен с с третьим входом усилителя пачки импульсов переменной длительности 14 и средним цилиндрическим электродом 6 второй калибровочной секции 7, выходы пятого и шестого усилителей 5 соединены с третьим и четвертым входами генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, второй выход генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 соединен с входом блока сопряжения 12, который соединен с электронно-вычислительной машиной 13, мишень 16 установлена соосно инжектору 1, индукционным датчикам 4 и цилиндрическим электродам 6 после шестого индукционного датчика 6, все цилиндрические электроды 6 и индукционные датчики 4 выполнены из фольги и установлены на внешней поверхности диэлектрической трубки 17.

Устройство работает следующим образом. Инжектор 1 генерирует заряженные частицы в заданном диапазоне масс с частотой порядка 1 Гц. Заряженная частица последовательно проходит первый линейный ускоритель 2, первый индукционный датчик 4, первую калибровочную секцию 7, второй индукционный датчик 4, вторую калибровочную секцию 7, третий и четвертый индукционные датчики 4, цилиндрические электроды 6, пятый и шестой индукционные датчики 4 и попадает на мишень 14. Первый и второй индукционные датчики 4 предназначены для определения произведения положительного потенциала батареи конденсаторов, установленной в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14 на удельный заряд частицы (U+·Q/m). Второй и третий индукционные датчики 4 предназначены для определения произведения отрицательного потенциала батареи конденсаторов, установленной в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14 на удельный заряд частицы (U-·Q/m). Третий и четвертый индукционные датчики служат для определения скорости частицы (V0) на выходе второй калибровочной секции 7. Пятый и шестой индукционные датчики 4 служат для определения скорости частицы (VВЫХ) перед мишенью 16. Пролетая внутри индукционного датчика 4, частица наводит на него потенциал, пропорциональный заряду частицы. Так как индукционный датчик 4 изготовлен из металла, то его поверхность эквипотенциальна, а значит, не имеет значения с какой части снимать напряжение. По поступающим с индукционных датчиков 4 сигналам селектор скоростей 9 и селектор удельных зарядов 10 формируют на своих выходах цифровой код начальной скорости частицы и код произведения разности напряжений на конденсаторных батареях, установленных в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14, на ее удельный заряд ( U + − U − ) × Q m = Δ U × Q m . В селекторе скоростей 9 измеряются временные интервалы пролета частицей центров датчиков для третьего и четвертого индукционных датчиков 4. Измеренные временные интервалы обратно пропорциональны скорости движения частицы. По поданным в генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 кодам начальной скорости и произведения разности напряжений на конденсаторных батареях, установленных в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14, и удельного заряда частицы на его выходе формируется пачка импульсов, которая создает ускоряющее поле между каждой парой электродов 6. Данное поле меняется во времени соответственно положению частицы в ускоряющем тракте. Параметры пачки выбираются из ряда данных для формирования импульсов, заранее заложенных в генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 с ЭВМ 13. Усилитель пачки импульсов переменной длительности 14 усиливает сформированные генератором изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 импульсы. Усиленные импульсы поступают на цилиндрические электроды 6 посредствам токоведущих шин 8, пятый и шестой индукционные датчик 4 подключены через соответствующие усилители 5 к генератору изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, который служит также для передачи данных о частицах посредствам блока сопряжения 12 в ЭВМ 13. Затем частица попадает на мишень 16 и весь процесс повторяется. ЭВМ 13 производит статистику эксперимента и динамическое управление ускорителем. При сборке ускорителя все цилиндрические электроды 6 и индукционные датчики 4 автоматически оказываются соосно расположенными, так как находятся на единой диэлектрической трубке 8. При эксплуатации ускорителя "загрязняется" частицами только внутренняя поверхность диэлектрической трубки 17, которую легко чистить без необходимости разборки всего ускорителя.

Ускоритель высокоскоростных твердых частиц, содержащий инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов, и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя, отличающийся тем, что все цилиндрические электроды и индукционные датчики выполнены из фольги и установлены на внешней поверхности диэлектрической трубки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физического приборостроения, в частности к источникам нейтронного излучения, и предназначено для использования при разработке нейтронных и рентгеновских генераторов.

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к импульсным сильноточным ускорителям электронов, и предназначено для передачи энергии от мощного источника электромагнитного импульса к нагрузке.

Изобретение относится к приборам для ускорения ионов в электростатических полях, конкретно к технике генерации нейтронов при ядерном взаимодействии дейтронов с тритиевыми мишенями.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации электронных и ионных пучков наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов.

Изобретение относится к области электротехники и электрофизики, а именно к экспериментальной физике и ускорительной технике, и может использоваться для ускорения плазмы до гиперскоростей, а также для получения нанодисперсных порошков титана и его соединений: оксидов, нитридов и др.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. .

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач. .

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для генерации электронных пучков наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов.
Изобретение относится к высоковольтной ускорительной технике и, в частности, к ленточным транспортерам зарядов электростатических ускорителей. В качестве многослойной тканевой основы транспортировочной ленты используют полиэфирно-хлопковую ткань, слои которой соединяют между собой клеем с высокой адгезией, а плакировочные слои ткани выполняют из резиновой смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука, включающего мел и каолин. В качестве пластификатора используют дибутилфталат. Это позволяет повысить срок службы ленточного транспортера, снизить степень износа рабочей поверхности, а также ее гигроскопичность, повысить прочность межслойной связи, что в конечном счете в целом приводит к улучшению технологических характеристик предлагаемого устройства.

Изобретение относится к ускорителям низких и средних энергий различного назначения и, в частности, к электростатическим ускорителям. Заявленный способ включает извлечение ионизированных исследуемым пучком частиц остаточного газа в электрическом поле конденсатора, формирование извлеченных ионизированных частиц в ленточный пучок при помощи щели, отклонение электрическим полем конденсатора ионизированных частиц ленточного пучка в зависимости от их энергии, а также формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка путем подачи извлеченного ленточного пучка на электронно-оптический преобразователь, состоящий из усилителя на микроканальных пластинах и покрытой люминофором пластины и регистрацию оптического изображения с помощью видеокамеры. Оптическую ось видеокамеры позиционируют относительно экрана датчика изображения сечения пучка. На экран датчика наносят тестовую геометрическую фигуру, которую сравнивают с эталонной геометрической фигурой, заложенную в программном алгоритме вычислительной машины, после чего продолжают юстировку видеокамеры до момента совпадения форм эталонной и тестовой геометрических фигур. Технический результат заключается в повышении точности оценки распределения ионного пучка. 3 ил.

Заявленное изобретение относится к приборам для ускорения ионов в электростатических полях, конкретно к технике генерации нейтронов при ядерном взаимодействии дейтронов с тритиевыми мишенями. Заявленное устройство содержит герметичный корпус, внутри которого соосно расположены цилиндрический катод с мишенью, нанесенной на его внутренней поверхности, и анод симметрично охватываемый катодом. При этом в заявленном устройстве анод выполнен в виде двух встречных, симметрично расположенных стержней диаметром а, на торцах которых размещены насадки из металла, насыщенного дейтерием, смещенные друг относительно друга на расстояние d по оси симметрии трубки, диаметр катода b должен удовлетворять неравенству 0,2<a/b<0,3, А диаметр анода неравенству 0,2<a/d<1,0. Технический результат заключается в увеличении энергетического КПД генерации нейтронов. 1 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для генерации электронных и ионных пучков наносекундной длительности с высокой частотой следования импульсов. Линейный индукционный ускоритель содержит индукционную систему (1) в виде набора ферромагнитных сердечников, охваченных витками намагничивания с объединенными выводами (2) с каждой стороны сердечников, магнитный коммутатор, магнитный импульсный генератор (3), состоящий из последовательных контуров сжатия, каждый из которых образован конденсатором и дросселем насыщения, и имеющий заземленный и потенциальный выводы, к которым подсоединен дроссель насыщения (8), а к потенциальному выводу подключен один из трех электродов двойной формирующей линии (4). Второй электрод двойной формирующей линии (4) одним концом подключен к заземленному выводу магнитного импульсного генератора, а между другим концом этого электрода и одним из выводов витков намагничивания индукционной системы включен магнитный коммутатор (9). Между третьим электродом (7) двойной формирующей линии (4) и вторым выводом витков намагничивания (2) индукционной системы (1) включена одинарная формирующая линия (10). Между точкой соединения двойной (4) и одинарной (10) формирующих линий и точкой соединения магнитного коммутатора (9) и индукционной системы (1) включен дополнительный дроссель насыщения (11). Технический результат - снижение потерь энергии и повышение надежности за счет уменьшения числа элементов в схеме. 2 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Свободно осциллирующий электромагнитный ускоритель содержит ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубу, резонаторы, блоки питания резонаторов, цепи обратной связи и систему просчета фазы колебаний. Технический результат - повышение эффективности разгона за счет использования всей энергии конденсаторного накопителя на каждой ступени и за счет снижения длительности импульса. 1 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Каскадный импульсный ускоритель твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, цилиндрические электроды, резисторы делителя, колонны разделительных сопротивлений, высоковольтные конденсаторы, неуправляемые разрядники, управляемые разрядники, систему управления, датчик тока, источник высокого напряжения, шину данных, мишень, согласующее устройство, электронно-вычислительную машину. Технический результат - повышение скоростей частиц, упрощение конструкции, позволяющей наращивать число ступеней для достижения необходимых скоростей, повышение надежности системы. 1 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Резонансный электромагнитный ускоритель содержит ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубку с соосно закрепленными на ней и последовательно расположенными тяговыми соленоидами, средства коммутации обмоток соленоидов по сигналам управляющего устройства, силовые шины коммутации и конденсаторный источник энергии, силовые ключи, изолированные драйверы, обратные диоды, датчик тока, шину управления, главный коммутатор, основной драйвер и импульсный блок питания. Технический результат - повышение эффективности разгона резонансного электромагнитного ускорителя за счет периодического подзаряда конденсаторного накопителя в моменты задержек включения основных соленоидов до максимального напряжения. 1 ил.

Заявленное изобретение относится к ускорительной технике. В заявленном каскадном ускорителе предусмотрено два набора конденсаторов, соответственно соединенных последовательно и включенных через диоды. Каскадный ускоритель содержит образованный посредством отверстий в электродах конденсаторов набора канал ускорения, направленный на размещенный в области электрода с наивысшим напряжением источник частиц. При этом электроды, которые могут иметь сферическую или эллиптическую геометрию, изолированы по отношению друг к другу до канала ускорения с помощью твердого или жидкого изоляционного материала. Техническим результатом является сочетание возможности обеспечения высокой достижимой энергии частиц и компактной конструкции ускорителя при погружении источника частиц в твердый или жидкий изоляционный материал. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано в качестве инжектора пылевых частиц для последующей ускорительной системы. Инжектор заряженных пылевых частиц, содержащий корпус, зарядный электрод, зарядную камеру, внешний составной электрод зарядной камеры, иглу (или набор игл), бункерную камеру. Для предотвращения спекания микропорошка в бункерной камере бункерная камера выполнена в форме "песочных часов" во внешнем составном электроде зарядной камеры, у внешней поверхности бункерной камеры установлен шаговый двигатель, обеспечивающий вращение бункерной камеры, на оси инжектора установлены два цилиндра Фарадея, которые соединены с блоком управления шагового двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к способам регистрации аномальной дисперсии неоднородного протяженного плазменного столба и может быть использовано в спектроскопии в неоднородных газовых и плазменных средах, в лазерной спектроскопии и в спектральном анализе газообразных веществ. Технический результат - возможность наблюдения аномальной дисперсии в различных газах, причем вблизи узких спектральных линий поглощения в плазменно-пучковых разрядах. Способ определения аномальной дисперсии заключается в том, что на основе поперечного наносекундного плазменно-пучкового разряда с щелевым катодом создают двухслойную неоднородную плазменную среду с двухслойным распределением оптического показателя преломления, через которую наклонно пропускают широкополосное лазерное излучение со спектром вблизи спектральных линий поглощения плазмы, и после разложения с помощью спектрографа спектра лазера, прошедшего плазменный слой, на выходе спектрографа определяют аномальную дисперсию вблизи спектральных линий поглощения плазмы. 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2013-07-10 2013-07-10T12:28:25
Наверх