Устройство для измерения тока заряженных частиц

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее полый диэлектрический цилиндр, резистор с подключенным к нему измерителем напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью измерения плазменного тока, индуцированного релятивистским электронным пучком , на основаниях диэлектрического цилиндра укреплены металлические фольги, одна из которых заземлена, другая подключена к одному концу резистора, второй конец которого заземлен , причем полый диэлектрической 1Ц1ЛИНДР и фольги образуют герметичный объем. (Л 00 4 to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„784?27 (51)4 Н 05 Н 7/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2812693/18-25 (22) 25.06.79 (46) 07.04.88. Бюл. В 13 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.М.Кирова (72) А.И.Рябчиков и В,A.Òóçîâ (53) 621.384.6 (088.8) (6) Пеллинен Д, Цилиндр Фарадея для измерения больших токов. Приборы для научных исследований. 1970, Р 9, с, 74-76.

Клок О.Д. и др. Статья ° -Ижекция релятивистского электронного пучка в плазму. ЖЭТФ, 1974, т.67,вып.4 ° с ° 1401-1409 ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее полый диэлектрический цилиндр, резистор с подключенным к нему измерителем напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью измерения плазменного тока, индуцированного релятивистским электронным пучком, на основаниях диэлектрического цилиндра укреплены металлические фольги, одна иэ которых заземлена, другая подключена к одному концу резистора, второй конец которого заземлен, причем полый диэлектрической цилиндр и фольги образуют герметичный объем.

784727 вистских заряженных частиц и плазменного тоКа, индуцированного релятивистским пучком. Величина плазменного тока индуцированного релятивистским пучком заряженных частиц может быть определена как разность 40 между током пучка и полным током.

Таким образом существенным недостатком данного устройства, обеспечивающего возможность определения плазменного тока, индуцированного реляти- 45 вистским пучком заряженных частиц, является наличие значительной погрешности, связянной с неодновременностью измерения, тока пучка и полного тока. Кроме того цилиндр Фарадея полностью разрушает измеряемый пучок заряженных частиц.

Известно устройство для измерения тока заряженных частиц, содержащее полный диэлектрический цилиндр, резистор с подключенным к нему измерителем напряжения, Устройстно включается в разрыв металлической трубы дрейфа.

Изобретение относится к технике измерения параметрон пучков заряженных частиц и может найти применение в ускорительной технике, в исследованиях по нагреву плазмы, по формированию плотных релятивистских электронных колец и в устройстве для транспортировки релятивистских электронных пучков н предварительно созданной плазме и в нейтральном газе.

Известно устройство цилиндр Фарадея для измерения тока заряженных частиц, содержащее массивный проводящий коллектор, подключенный к резистору, второй конец резистора заземлен.

Коллектор расположен в герметичном металлическом корпусе с окном, закрытым диэлектрической пленкой, прозрачной для релятивистских заряженных частиц. Коллектор полностью задерживает попадающий на него поток заряженных частиц. Наличие диэлектрической пленки исключает возможность попадания низкоэнергетичных заряженных частиц плазмы на коллектор цилиндра Фарадея. Таким образом измеряется ток пучка. Если цилиндр Фарадея не вакуумиронан и отсутствует диэлектрическая пленка, то он измеряет полный ток, равный алгебраической сумме тока релятиf0 !

Данное устройство по конструктивным признакам рассматривается в качестве прототипа предлагаемого изобретения. Это устройство измеряет полный ток, равный алгебраической сумме тока пучка заряженных частиц и плазменного тока, индуцированного

k пучком. Существенным недостатком этого устройства является то, что оно лишь в сочетании с устройством измеряющим ток пучка заряженных частиц (например цилиндром Фарадея), позволяет определить плазменный ток.

Плазменный ток определяется путем сравнения величины тока электронного пучка и полного тока измеренных различными устройствами. Это, в свою очередь, увеличивает погрешность измерений, усложняет исследования и снижает их оперативность.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, т ° е. создание устройства непосредственно измеряющего плазменный ток, индуцированный релятивистским электронным пучком.

Эта цель достигается тем, что на основаниях полого диэлектрического цилиндра укреплены металлические фольги, одна из которых заземлена, другая подключена к одному концу резистора, второй конец которого заземлен, причем полый диэлектрический цилиндр и металлические фольги образуют герметичный объем.

Такая конструкция прибора позволяет проводить прямое измерение плазменного тока, индуцированного релятивистским электронным пучком.

Сущность предлагаемого изобрете1 ния раскрывается на примере выполнения устройства со ссылкой на чертеж.

Устройство для измерения тока заряженных частиц состоит из полого диэлектрического цилиндра I имеющего откачной патрубок 2. На основаниях диэлектрического цилиндра I укреплены металлические фольги 3, причем диэлектрический цилиндр I u металлические фольги 3 образуют герметичный объем. Одна из металлических фольг 3 заземлена, а другая подключена к одному концу резистора 4, второй конец которого заземлен. Измеритель напряжения 5 подключен к концам реэистора.

Толщина металлических фольг выбирается таким образом, чтобы не

Корректор Л,Патай

Техред М.Дидык

Редактор Н.Сильнягина

Заказ 33бб

Тираж 832

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Подписное

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

3 784 7 изменялась энергия и угловой разброс релятивистских электронов пучка, проходящего через них. Так например, для сильноточного релятивистского

5 электронного пучка с энергией частиц Х МэВ толщина фольг, выполненных из алюминия, должна быть меньше

50 мкм.

Устройство работает следующим образом: в объеме, ограниченном полым диэлектрическим цилиндром и двумя металлическими фольгами, через откачной патрубок создается предварительное разрежение до давления меньше 10 мм рт.ст. При прохождении релятивистского электронного пучка через устройство внутри последнего не образуется плазменный ток из-за низкого давления остаточного газа, Таким образом, внутри устройства между металлическими фольгами не протекает плазменный ток. Плазменный ток, индуцированный релятивистским электронным пучком, при его транспор- 25 тировке в предварительно созданной плазме или в нейтральном газе замыкается через фольги на землю. Из-за низкой энергии электронов и ионов плазмы, образующих плазменный ток, они полностью тормозятся фольгой.

Электроны релятивистского пучка свободно проходят через металлические фольги. С одной стороны устройства

27 4 плазменный ток замыкается на землю через резистор. Величина падения напряжения на резисторе измеряется с помощью измерителя напряжения.

Для того, чтобы измерить распределение плазменного тока, индуцированного релятивистским электронным пучком, одна из металлических фольг заменяется диэлектрической пленкой, на поверхности которой расположены металлические фольги, изолированные друг от друга, причем каждая фольга подключена к концу одного из резисторов, второй конец которых заземлен, а измерители напряжения подключены к концам резисторов. В этом случае с каждого резистора снимается сигнал, пропорциональный величине плазменного тока, замыкающегося на фольгу, соединенную с этим резистором. При малых размерах фольг устройство измеряет распределение плотности плазменного тока, Преимуществом изобретения является также то, что оно не препятствует дальнейшему распространению релятивистского электронного пучка и не изменяет его параметров. Прямое измерение величины плазменного тока и распределения его плотности значительно уменьшает погрешность измерений, упрощает исследования и увеличивает их оперативность.