Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля импульсного электронного пучка

Авторы патента:

Бочков Илья Александрович (RU)

Батуркин Сергей Александрович (RU)

Белов Алексей Михайлович (BY)

Скунцев Александр Александрович (RU)

Приходько Наталья Илларионовна (RU)

Сигинов Илья Викторович (RU)

G01T1/29 - измерение направленного излучения, например для определения положения или сечения луча; измерение пространственного распределения радиации (сцинтиграфия G01T 1/164; масс-спектрометры H01J 49/00)

Владельцы патента RU 2625601:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" (RU)

Изобретение относится к датчикам для измерения тока электронного пучка и может найти применение в исследовательских и промышленных установках. Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка содержит нижнюю коллекторную пластину, трансформаторы тока, надетые на стержневые тоководы, нижние концы которых соединены с нижней коллекторной пластиной, верхнюю коллекторную пластину с отверстиями, соосными с верхними концами тоководов, расположенными компланарно верхней коллекторной пластине, при этом в качестве преобразователей измеряемого тока в напряжение используются миниатюрные трансформаторы тока, изолированные от силовой (первичной) электрической цепи и подключенные к регистрирующей аппаратуре по симметричной схеме. Технический результат – повышение помехозащищенности датчика. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к датчикам для измерения тока электронного пучка, и может найти применение в исследовательских и промышленных установках.

Наиболее близким к предложенному является устройство [1] для измерения тока электронного пучка, содержащее: прозрачный для пучка датчик и систему измерений. Это устройство не позволяет проводить многоточечные измерения профиля широкого электронного пучка.

Другим близким к предложенному является устройство для измерения тока электронного пучка [2], содержащее непрозрачный для пучка датчик и систему измерений. Датчик представлен в виде собирающего электрода и нагрузочного резистора, преобразующего измеряемый ток в выходное напряжение. Это устройство обладает низкой помехозащищенностью, так как силовая и измерительная цепи имеют непосредственную электрическую связь.

Цель изобретения состоит в обеспечении совокупности характеристик датчика, а именно:

- измерение распределения плотности тока электронного пучка по его поперечному сечению, т.е. одновременное измерение формы и амплитуды импульса тока как функции времени в нескольких пространственно разнесенных точках в поперечном сечении электронного пучка с возможностью регистрации в соответствующих параллельных каналах,

- обеспечение высокой точности измерений в условиях интенсивных помех.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве в качестве преобразователей измеряемого тока в выходное напряжение использованы миниатюрные трансформаторы тока. Это позволяет разместить датчики компланарно с интервалом порядка 10 мм. Компланарность расположения датчиков позволяет сохранить эквипотенциальность приемника электронного пучка и тем самым уменьшить погрешность. Использование трансформаторов тока позволяет получить высокую помехозащищенность за счет гальванической развязки силовой (первичной) цепи и измерительной (вторичной) цепи. Дополнительно, симметричная схема подключения трансформаторов тока к регистрирующей аппаратуре позволяет значительно ослабить синфазную помеху в линиях передачи сигналов.

Дополнительным положительным свойством предлагаемого устройства является автоматическое защитное ограничение выходных сигналов из-за насыщения ферритовых сердечников при протекании измеряемых токов сверхвысокого значения.

Заявляемый объект изобретения представлен в виде лабораторного макета четырехточечного датчика на фиг. 1.

Сбор большей части электронов в пучке осуществляется на корпус всей установки через верхнюю коллекторную пластину 09, проводящие втулки 10, нижнюю 07 коллекторную пластину и корпус датчика 11. Сбор измеряемых частей электронного пучка производится торцами цилиндрических тоководов 01 и защитными шайбами 02 через отверстия в верхней коллекторной пластине 09 на нижнюю коллекторную пластину 07. Защитные шайбы направляют в тоководы часть электронного пучка, приходящегося на зазор между тоководами и отверстиями в верхней коллекторной пластине. Измеряемые токи протекают через тоководы и преобразуются в выходное напряжение трансформаторами тока, состоящими из ферритового сердечника 05 и обмотки 06.

Трансформаторы тока выполнены на основе ферритовых кольцевых сердечников EPCOS R10/6/4 N87. Обмотка содержит 28 витков проводом ПЭВ-2 0.5 мм с возвратным витком под обмоткой по наружной поверхности ферритового кольца и нагружена на шунтирующий измерительный резистор 5 Ом, к которому присоединены два согласующих резистора 51 Ом для подключения симметричной сигнальной линии. Шунтирующие и согласующие SMD резисторы установлены на печатной плате размером 10⋅7.5 мм, присоединенной к выводам токового трансформатора (не показаны).

Трансформаторы тока надеты на металлические тоководы 01 диаметром 3 мм, причем для защиты обмоток на тоководы установлены металлические шайбы 02 с наружным диаметром 8 мм. Трансформаторы изолированы от тоководов фторопластовыми деталями 04 (втулки с отбортовками).

Тоководы нижней частью привинчены к нижней коллекторной пластине 07 гайками 08, а верхняя часть тоководов располагается в соосных отверстиях диаметром 5 мм в верхней коллекторной пластине 09. Фиксация положения трансформаторов осуществлена фторопластовыми втулками 03. Шаг установки трансформаторов равен 10 мм.

Верхняя коллекторная пластина соединяется с нижней коллекторной пластиной через металлические втулки 10. Нижняя коллекторная пластина крепится к вакуумплотному корпусу датчика 11 с отверстием в центре для электрического разъема и отверстиями на фланце для крепления к вакуумной установке.

Техническим результатом является подтверждение расчетных характеристик (тау <=10 нс, S=25 A/V).

Источники информации

1. Е.В. Армейский, С.И. Бутрим и Ю.В. Приймак. Устройство для измерения тока электронного пучка. Описание изобретения к авторскому свидетельству 546024 SU.

2. А.А. Кузьмин. Система измерения интенсивности пучка протонного синхротрона. ЛТЭ, №4, 1962, с. 121.

Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка, содержащий нижнюю коллекторную пластину, трансформаторы тока, надетые на стержневые тоководы, нижние концы которых соединены с нижней коллекторной пластиной, верхнюю коллекторную пластину с отверстиями, соосными с верхними концами тоководов, расположенными компланарно верхней коллекторной пластине, отличающийся тем, что для обеспечения возможности измерения профиля плотности тока электронного пучка и повышенной помехозащищенности в качестве преобразователей измеряемого тока в напряжение используются миниатюрные трансформаторы тока, изолированные от силовой (первичной) электрической цепи и подключенные к регистрирующей аппаратуре по симметричной схеме.

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в ускорительной технике для измерения распределения ионизирующих частиц в поперечном сечении импульсных пучков.

Риометрический способ определения жёсткости геомагнитного обрезания // 2599333

Изобретение относится к способам определения «жесткости геомагнитного обрезания» (ЖГО) - одного из геофизических параметров, который используется для мониторинга радиационной обстановки и распространения коротких радиоволн в магнитосфере и ионосфере высоких авроральных широт после мощных солнечных вспышек в период повышенного аномального поглощения радиоволн в полярных районах (в период так называемого «Поглощения типа Полярной Шапки» - ППШ).

Усовершенствование пространственной выборки для сбора данных пэт в виде списка, использующее спланированное перемещение стола/гентри // 2597074

Использование: для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Сущность изобретения заключается в том, что устройство ПЭТ включает в себя детекторную матрицу, включающую в себя отдельные детекторы, которые принимают события излучения из области визуализации.

Формирование спектральных изображений // 2597073

Изобретение относится к формированию спектральных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что система формирования изображений содержит источник излучения, который испускает излучение, которое проходит область обследования и часть субъекта в ней; детекторную матрицу, которая обнаруживает излучение, которое проходит через область обследования и часть субъекта в ней, и генерирует сигнал, указывающий на это; дающее рекомендации по параметрам объемного сканирования устройство, которое рекомендует, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования для объемного сканирования части субъекта на основе спектрального разложения первой и второй 2D проекций, полученных с помощью источника излучения и детекторной матрицы, причем первая и вторая 2D проекции имеют разные спектральные характеристики; и консоль, которая использует рекомендованное, по меньшей мере, одно значение параметра спектрального сканирования для выполнения объемного сканирования части субъекта.

Матрица детекторов с аналого-цифровым преобразованием времени, имеющая повышенную временную точность // 2589468

Изобретение относится к области регистрации излучения. Способ детектирования излучения содержит этапы, на которых регистрируют событие; генерируют инициирующий сигнал, ассоциированный с регистрацией события; генерируют первую метку (TS1) времени для инициирующего сигнала с использованием первого аналого-цифрового преобразователя времени (TDC); генерируют вторую метку (TS2) времени для инициирующего сигнала с использованием второго TDC, имеющего фиксированное смещение по времени относительно первого TDC; и связывают метку времени с событием на основе первой метки времени, второй метки времени и сравнения разницы по времени между второй меткой времени и первой меткой времени и фиксированного смещения по времени.

Калибровка рет с изменяющимися интервалами совпадений // 2582887

Изобретение относится к системам позитронной эмиссионной томографии (PET), в частности с использованием калибровки сканера PET. При калибровке сканера позитронной эмиссионной томографии (PET) радиоактивный калибровочный фантом сканируют в течение периода нескольких времен полураспада, чтобы получить множество кадров данных сканирования.

Времяпролетные измерения в позитронной эмиссионной томографии // 2581724

Изобретение относится к позитронной эмиссионной томографии (PET) и, в частности, к обнаружению совпадающих событий в процессе времяпролетной (TOF) PET. Сущность изобретения заключается в том, что детектор первого сигнала генерирует первый выходной сигнал, если сигнал фотоприемника удовлетворяет первому критерию сигнала; причем критерий первого сигнала распознает сигнал фотоприемника как показывающий первоначальные во времени сцинтилляционные фотоны, генерируемые сцинтиллятором в ответ на полученные фотоны излучения; детектор второго сигнала генерирует второй выходной сигнал, если сигнал фотоприемника альтернативно удовлетворяет критерию второго сигнала, причем критерий второго сигнала распознает сигнал фотоприемника как показывающий последующие во времени сцинтилляционные фотоны, генерируемые сцинтиллятором в ответ на полученные фотоны излучения; и детектор сигнала излучения оценивает первый и второй выходные сигналы для определения того, получен ли второй выходной сигнал в пределах временного окна приема, причем полученный первый выходной сигнал определяет начальную точку временного окна приема, и если второй выходной сигнал получен в пределах временного окна приема, детектор сигнала излучения распознает сигналы фотоприемника, показывающие излучение, полученное сцинтиллятором; и если второй выходной сигнал не получен в пределах временного окна приема, детектор сигнала излучения не распознает сигналы фотоприемника, показывающие излучение, полученное сцинтилятором.

Способ и устройство для патрульной инспекции и локализации радиоактивного вещества // 2575582

Использование: для патрульной инспекции и локализации радиоактивного вещества. Сущность изобретения заключается в том, что способ патрульной инспекции и локализации радиоактивного вещества содержит этапы: обеспечение значения фоновой радиоактивной интенсивности среды; сбор значений радиоактивной интенсивности с инспектируемой области посредством детектора во множестве точек пробоотбора на маршруте патрульной инспекции; вычисление распределения радиоактивной интенсивности в инспектируемой области на основе собранных значений радиоактивной интенсивности и значения фоновой радиоактивной интенсивности; и определение позиции радиоактивного вещества на основе распределения радиоактивной интенсивности; разделение инспектируемой области на множество подобластей.

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса // 2565335

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи, при этом для связи между блоком детектирования и пультом дистанционного управления используется GSM-канал, образованный размещенным в блоке детектирования модулем GSM и установленным в пульте управления GSM-модемом, а сцинтилляторы выполнены в виде круглых прямых цилиндров с высотой больше диаметра основания, причем сцинтилляторы ориентированы основанием перпендикулярно направлению полета беспилотного летательного аппарата.

Способ поиска, обнаружения и локализации источников ионизирующих излучений // 2562142

Изобретение относится к области радиационного контроля (РК) и предназначено для поиска, обнаружения и локализации источников ионизирующих излучений (ИИИ) наземными или морскими мобильными комплексами РК и стационарными устройствами РК.

Способ и система рентгеновского сканирования // 2629059

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам рентгеновского сканирования. Способ, включающий сбор данных фона без испускания рентгеновских лучей, сбор данных воздушной среды при испускании рентгеновских лучей и без сканируемого объекта в исследуемом канале, сканирование объекта для сбора исходных данных сканирования, и предварительную обработку исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения, где стадия предварительной обработки исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения, дополнительно включает сегментирование области сканирования на занимаемую объектом область, внутри которой находится объект, и занимаемую воздушной средой область без объекта на основании исходных данных сканирования, и поиск данных воздушной среды для конкретных данных воздушной среды, ближайших к значению исходных данных сканирования для занимаемой воздушной средой области, и осуществление коррекции усиления для исходных данных сканирования на основании данных фона и ближайших данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения. Система содержит генератор рентгеновского излучения, адаптированный для испускания рентгеновских лучей, детектор, который остается неподвижным относительно генератора рентгеновского излучения и адаптирован для сбора детекторных сигналов рентгеновских лучей, и процессор, связанный с детектором и адаптированный для обработки детекторных сигналов рентгеновских лучей, собранных детектором, при этом указанная обработка включает применение детекторных сигналов, собранных детектором, когда генератор рентгеновского излучения не испускает рентгеновских лучей, в качестве данных фона, применение детекторных сигналов, когда генератор рентгеновского излучения испускает рентгеновские лучи и сканируемый объект отсутствует в исследуемом канале, в качестве данных воздушной среды, применение детекторных сигналов, собранных детектором, когда генератор рентгеновского излучения испускает рентгеновские лучи для сканирования объекта, в качестве исходных данных сканирования, и предварительную обработку исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения. Использование изобретений позволяет снизить влияние шума, вызванного механической вибрацией на получение изображения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Виртуальные кадры для распределительной времяпролетной реконструкции данных в режиме списка с непрерывным движением стола // 2640787

Группа изобретений относится к медицинской визуализации, а именно к позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Система ПЭТ содержит память, сконфигурированную с возможностью непрерывной записи обнаруживаемых совпадающих пар событий, обнаруживаемых ПЭТ-детекторами, опору субъекта для поддержки субъекта и перемещения в режиме непрерывного движения через поле видения ПЭТ-детекторов, группирующий блок для группировки записанных совпадающих пар в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом обнаруженные события некоторых из обнаруженных совпадающих пар событий расположены в двух разных виртуальных кадрах, и группирующий блок распределяет совпадающую пару событий одному из двух виртуальных кадров, и блок реконструкции сгруппированных совпадающих пар каждого виртуального кадра в изображение кадра и объединения изображений кадров в общее удлиненное изображение. Способ ПЭТ содержит этапы, на которых перемещают субъект на опоре субъекта непрерывно через поле видения ПЭТ-детекторов, группируют записанные совпадающие пары событий в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом этап группирования включает в себя этап, на котором распределяют совпадающие пары одному из двух виртуальных кадров там, где обнаруженная совпадающая пара событий находится в двух разных виртуальных кадрах, реконструируют сгруппированные совпадающие события каждого виртуального кадра в общее удлиненное изображение. Система времяпролетной ПЭТ содержит решетку ПЭТ-детекторов, которая обнаруживает и записывает совпадающие события в режиме списка, опору субъекта, один или более процессоров, сконфигурированных с возможностью группировки записанных совпадающих пар событий в один из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров, когда совпадающие события одной из совпадающих пар событий сгруппированы в смежные виртуальные кадры, распределения указанных обоих совпадающих событий общему виртуальному кадру на основании времяпролетной информации, реконструкции изображения кадра из каждого виртуального кадра и объединения изображений кадра в непрерывное удлиненное изображение. Использование изобретений позволяет получить распределенную реконструкцию данных в режиме списка при непрерывном движении стола. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения расстояния до источника гамма-излучения // 2645770

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений, области охраны окружающей среды, поиска и обнаружения радиоактивных источников, в частности источников гамма-излучения, контролю радиационного состояния ядерно-физических объектов. Способ определения расстояния до источника гамма-излучения включает измерение энергетического спектра в областях его характеристического пика полного поглощения и комптоновского рассеяния, выполнение гамма-физических расчетов, определение расстояния по выведенным зависимостям. Гамма-физические расчеты включают определение количества импульсов в пике полного поглощения и выбранной области комптоновского рассеяния, корректировку измерений с учетом функции отклика детектора, алгоритм перехода к величине расстояния. Технический результат – повышение точности и упрощение определения расстояния до источников гамма-излучения. 2 ил.