Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе
Владельцы патента RU 2592060:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего 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. Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе состоит из ускорительного тракта, содержащего инжектор, индукционные датчики, линейный ускоритель, мишень, согласно изобретению в ускорительный тракт введены соосно расположенные квадруполь, установленный за индукционными датчиками, и блок разряда частиц, сетки заземления, расположенные на входе и выходе блока разряда частиц после линейного ускорителя, приемник ионов, установленный перед мишенью, дополнительно введен второй ускорительный тракт, расположенный под углом от 1° до 10° к первому ускорительному тракту, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, линейного ускорителя, мишени, квадруполя, блока разряда частиц, сетки заземления, приемника ионов, а также дополнительно в устройство введен измерительный блок, соединенный с блоком датчиков, приемниками ионов обоих усилительных трактов и блоком сбора информации, а также веден блок управляющих сигналов, соединенный с индукционными датчиками, квадруполями, линейными ускорителями, блоками разряда частиц обоих усилительных трактов и блоком сбора информации. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет возможности исследовать физические эффекты при встречном столкновении высокоскоростных частиц. 1 ил.
Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц.
Известен ускоритель высокоскоростных твердых частиц, основанный на ускоряющей системе Слоуна - Лоуренса, состоящий из инжектора, линейного ускорителя, двух индукционных датчиков, цилиндрических электродов, источника фиксированного напряжения, усилителей, селектора скоростей, генератора управляемой частоты и мишени (Слеттери, Беккер, Хамерменш, Рой. Линейный ускоритель для моделирования микрометеоритов. Приборы для научных исследований, 1973, т. 44, №6).
Наиболее близким аналогом является устройство высокоскоростных твердых частиц с автоподстройкой функции распределения частиц по радиусу мишени (Патент на изобретение №2451434, МПК Н05Н 5/00, опубл. 20.05.2012). Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, согласно изобретению между второй парой индукционных датчиков и первым цилиндрическим электродом установлены четыре параллельных электрода, каждый из которых связан с блоком подачи напряжения на электроды, мишень выполнена из стекла, на поверхности которого нанесена пленка люминофора, а с обратной стороны его установлена ПЗС - матрица, соединенная с блоком обработки данных с ПЗС матрицы, которое управляет блоком подачи напряжения на электроды
Недостатком изобретения является невозможность исследования физических эффектов при встречном столкновении высокоскоростных частиц.
Поставлена задача - исследования физических эффектов при встречном столкновении высокоскоростных частиц.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе, состоящее из ускорительного тракта, содержащего инжектор, индукционные датчики, линейный ускоритель, мишень, согласно изобретению в ускорительный тракт введены соосно расположенные квадруполь, установленный за индукционными датчиками, и блок разряда частиц, сетки заземления, расположенные на входе и выходе блока разряда частиц после линейного ускорителя, приемник ионов, установленный перед мишенью, дополнительно введен второй ускорительный тракт, расположенный под углом от 1° до 10° к первому ускорительному тракту, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, линейного ускорителя, мишени, квадруполя, блока разряда частиц, сетки заземления, приемника ионов, а также дополнительно в устройство введен измерительный блок, соединенный с приемниками ионов обоих усилительных трактов и блоком сбора информации, двумя блоками датчиков, каждый из этих блоков датчиков состоит из фотоэлектронного умножителя и вторичноэлектронного умножителя, а также введен блок управляющих сигналов, соединенный с индукционными датчиками, квадруполями, линейными ускорителями, блоками разряда частиц обоих усилительных трактов и блоком сбора информации.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показано устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе.
Устройство содержит два инжектора 1, индукционные датчики 2, два квадруполя 3, два линейных ускорителя 4, сетки заземления 5, два блока разряда частиц 6, блок управляющих сигналов 7, два приемника ионов 8, две мишени 9, два блока датчиков 10, измерительный блок 11, блок сбора информации 12.
Выходы обоих инжекторов 1 расположены под углом менее 10° друг к другу. Индукционные датчики 2, квадруполь 3, блок разряда частиц 6 соединены с блоком управляющих сигналов 7, соединенным с блоком сбора информации 12. Приемники ионов 8 соединены с измерительный блоком 11, который соединен с блоком сбора информации 12.
Устройство работает следующим образом. Два инжектора 1 генерируют заряженные частицы в заданном диапазоне масс с частотой порядка 1 Гц. Заряженные частицы последовательно проходят индукционные датчики 2, квадруполь 3, линейный ускоритель 4, сетки заземления 5, блок разряда частиц 6. В случае если частицы от двух разных инжекторов не сталкиваются, то эти частицы ударяются в мишени 9, где происходит процесс ионообразования и разлета образовавшейся плазмы, которая регистрируется с помощью приемников ионов 8. В случае столкновения высокоскоростных частиц от разных инжекторов с помощью двух блоков датчиков 10, в каждый из которых входит фотоэлектронный умножитель и вторичноэлектронный умножитель, регистрируются физические эффекты при встречном столкновении высокоскоростных частиц. С помощью фотоэлектронного умножителя регистрируются свечения, с помощью вторичноэлектронного умножителя регистрируются ионы.
В измерительном блоке 11 происходит обработка информации с приемников ионов 8, фотоэлектронного умножителя 10 и дальше передача полученных данных в блок сбора информации 12. В блок сбора информации 12 также поступает информация с блока управляющих сигналов 7. Блок сбора информации 12 анализирует полученную информацию и передает команды управления в блок управляющих сигналов 7, который изменяет напряжения на квадруполях 3, для того, чтобы повысить частоту столкновения высокоскоростных частиц от разных инжекторов.
В блоке разряда частиц 6 на частицах нейтрализуется отрицательный заряд, сообщенный им в инжекторе. Для того, чтобы блок разряда частиц 6 не влиял на работу линейного ускорителя, на входе и выходе блока разряда частиц 7 расположены сетки заземления 5. Блок разряда частиц 6 представляет собой спираль, на которую подается переменное напряжение. Переменное напряжение приводит к нагреву спирали и, как следствие, эмиссии электронов, которые сталкиваются с летящими через данный блок высокоскоростными частицами, нейтрализуя положительный заряд на этих частицах.
Нельзя делать угол а между выходами обоих инжекторов 1 слишком маленьким, так как это может привести к засорению частицами одного инжектора выхода второго инжектора. Также нельзя делать угол а слишком большим, это приводит к уменьшению вероятности взаимного столкновения высокоскоростных микрочастиц. В связи с этим угол а выбирается от 1° до 10°.
Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе, состоящее из ускорительного тракта, содержащего инжектор, индукционные датчики, линейный ускоритель, мишень, отличающееся тем, что в ускорительный тракт введены соосно расположенные квадруполь, установленный за индукционными датчиками, и блок разряда частиц, сетки заземления, расположенные на входе и выходе блока разряда частиц после линейного ускорителя, приемник ионов, установленный перед мишенью, дополнительно введен второй ускорительный тракт, расположенный под углом от 1° до 10° к первому ускорительному тракту, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, линейного ускорителя, мишени, квадруполя, блока разряда частиц, сетки заземления, приемника ионов, а также дополнительно в устройство введен измерительный блок, соединенный с приемниками ионов обоих усилительных трактов и блоком сбора информации, двумя блоками датчиков, каждый из этих блоков датчиков состоит из фотоэлектронного умножителя и вторичноэлектронного умножителя, а также введен блок управляющих сигналов, соединенный с индукционными датчиками, квадруполями, линейными ускорителями, блоками разряда частиц обоих усилительных трактов и блоком сбора информации.
