Устройство измерения пространственных характеристик пучка заряженных частиц

 

В. Ф. Грачев, В. В. Ольховиков и В А. Скосафв (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к измерительной технике экспериментальной физики и может быть использовано для измерения координат, распределений тока или плотности тока пучка в ускорителях и трактах транспортировки заряженных частиц.

В электрофиэической аппаратуре применяются электронные системы измерения пространственных характеристик, содержащие датчики пространственных характеристик, нор1О мирующие усилители, аналого — цифровые gpeобразователи (АЦП), буферные запоминающие устройства (БЗУ) ЭВМ (1).

Известно также устройство (2), содержащее последовательно соединенные датчики пространственных характеристик пучка, нормирующие

f5 усилители, коммутатор, аналого — цифровой пре-, образователь, буферное запоминающее устройство.

Погрешности измерения размеров, распределений тока и плотности тока лучка определя. ются в основном погрешностью аппроксимации

em пространственных характеристик, непрерывные функции которых при измерениях представ2 ляются рядом дискретных значений. Шаг квантования апертуры пучка постоянный, он обеспечивается конструкцией монитора и привода..

При изменении размеров пучка по тракту транспортировки в больших пределах изменяется погрешность аппроксимации. Для обеспечения требуемой точности измерения в сечениях с хорошей фокусировкой необходимо задаваться определенным числом точек квантования пространственных характеристик малоапертурного пучка. Дискретные значения функции распределения преобразуются в числа и записываются в БЗУ для йоследуюшей (после измерений) передачи их в память машины. В сечениях с большой апертурой пучка число точек квантования пространственных характеристик соответственно возрастет.

Погрешность измерения существенно уменьшается в сравнении с заданным значением, но,при этом должен быль увеличен обьем

БЗУ и памяти ЭВМ для приема избыточной информации. При большом количестве измери тельных сечений с учетом сложности представления измеряемых параметров и несоответствия

3 81831 между величинами приведенной и относительной погрешностями измерения неоправданное возрастание обьема используемой памяти приводит к увеличению объема аппаратуры преобразования и менее эффективному использованию ЭВМ.

Целью изобретения является уменьшение объема памяти.

Цель достигается тем, что в схему устройства, содержащего, последовательно соеди- 10 ненные датчики пространственных характеристик пучка, нормирующне усилители, коммутатор, I аналого — цифровой преобразователь, буферное запоминающее устройство, введены мультиплексор, демультиплексор, промежуточный 15 регистр, схема управления, .оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), соединенное через мультиплексор с выходными шинами аналогоцифрового преобразователя и промежуточного регистра, а через демультиплексор — с шинами 20 записи буферного запоминающего устройства и входными шинами промежуточного регистра, причем по входам управления аналого — цифровой преобразователь, мультиплексор и демультнплексор подключены к схеме управления, соединен- г5 ной с оперативным запоминающим устройством, На чертеже представлена структурная схема описываемого устройства.

Устройство содержит мониторы 1 пространственных характеристик пучка, соединенные с нормирующнми усилителями 2, сигналов.

Перемещение мониторов в пространстве вакуумной камеры осуществляется с помощью шагового двигателя. Сигналы от усилителей 2 по кабельным каналам передаются через коммута35 тор 3 и АЦП 4, который с каждым шагом квантования, задаваемым импульсами синхронизации, преобразует мгновенные эначенич пространственных характеристик пучка в двоичные числа. Цифровая информация из АЦП 4 переписывается в ячейки памяти ОЗУ 5, причем

40 частота перезаписи зависит от схемы управления 6, фиксирующей переполнение ОЗУ 5.

Разрядность "слов" ОЗУ 5 определяется разрядностью счетчика АЦП 4, от которого зависит точность амплитудно-цифровых преобразова45 ний, а количество ячеек ОЗУ 5 при любом диапазоне изменений размеров пучка связано с заданным числом точек дискретизации сечения пучка соотношением

m =2К, 50 где m —; К вЂ” заданное число точек дискретизации распределения тока по сечению пучка.

Схема управления ОЗУ 5 не только задает частоту перезаписи информации из АЦП 4, но и обеспечивает режим внутреннего перемещения информации в ОЗУ 5 с помощью промежуточного регистра 7. По окончании измерений ин5 4 формация из ОЗУ 5 переписывается в БЗУ 8.

Многоканальная.связь ОЗУ с АЦП, БЗУ и триггерами промежуточного регистра осуществляется через мультиплексор 9 и демультиплексор 10.

В режиме перемещения информации производи..ся устранение из ОЗУ 5 избыточной информации об измеренных к моменту переполнения ОЗУ 5 пространственных характеристиках пучка и упорядоченное освобождение ячеек памяти ОЗУ 5 для записи чисел текущих эначении характеристик пучка с удвоенным перио1 дом обращения к АЦП 4

При перемещении монитора в апертуре пучка поступающие от усилителей 2 через коммутатор 3 сигналы преобразуются в числа и записываются в ячейках ОЗУ 5 с частотой синхронизации. Если количесвто записанных в результате измерений дискретных значений пространственной характеристики пучка не превышает число ячеек памяти ОЗУ 5, то весь обьем записанной информации считывается в БЗУ 8. При большей апертуре пучка число точек дискретизации превышает объем ОЗУ 5, подключается схема 6 управления ОЗУ 5, которая переводит ОЗУ 5 в режим вйутреннего перемещения информации: числа, записанные в нечетных ячейках ОЗУ 5, стираются, а числа четных ячеек последовательно. сдвигаются в промежуточный регистр 7 и вновь записываются в ячейки ОЗУ 5 с адресами в два раза меньше исходных. В результате записанная в ОЗУ 5 информация прореживается н оказывается записанной в первой половине ячеек ОЗУ 5.

Режим внутреннего перемещения информации осуществляется между таКтами импульсов синхронизации, а затем в ОЗУ 5 продолжается запись значений характеристик пучка, но с частотой, в два раза меньшей предыдущего цикла записи, Если измерения заканчиваются ранее, чем переполняется ОЗУ 5, то информация из

ОЗУ 5 переписывается в БЗУ 8, если же вновь происходит переполнение ОЗУ 5, то схема 6 управления снова переводит ОЗУ 5 в режим прореживания и перемещения информации и уменьшает частоту записи чисел из АЦП 4 в два раза. При больших апертурах пучка этот процесс может происходить неоднократно.

Из БЗУ 8 цифровая информация переписывается в память ЭВМ для математической обработки и представления ее на устройствах отображения.

Таким образом, использование ОЗУ со схемой управления промежуточным регистром, схемами мультиплексирования и демультиплексирования позволяет получать информацию о пространственных характеристиках .пучка с переменным шагом дискретизации, являющимся функцией поперечных размеров пучка.

Составитель Е. Егоров

Редактор Н.Аристова Техред М.Тенер Корректор И.Ватрушкина

Заказ 10538/8 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

5 818315

Формула изобретения

Устройство измерения пространственных характеристик пучка заряженных частиц, содержащее последовательно соединенные датчики пространственных характеристик пучка, нормирующие усилители, коммутатор, аналого — цифровой преобразователь, буферное запоминающее устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения объема памяти,. 10 в него введены мультиплексор, демультиплексор, промежуточный регистр, схема управления, оперативное запоминающее устройство, соединенное через мультиплексор с выходными шинами аналогоцифрового преобразователя и щюмежуточного 15 регистра, а через демультиплексор — с шинами записи буферного запоминающего устройства и входными шинами промежуточного регистра, причем по входам управления аналого — цифровой преобразователь, мультиплексор и демультиплексор подключены к схеме. управления, соединенной с оперативным запоминающим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кириллов А. Д., Никитюк Н. М. и др.

Регистрирующая электроника пропорциональных камер систем настройки и контроля каналов выведенных пучков. Препринт. ОИЯИ

Р13-11586, Дубна, 1978.

2. P. Brummer. The method of measurement

of the emmittance and the betatron phase space

parameters in the beam tranfer system of. the

I. S. Я, CERN-tSR — OP/72-6, Jeneva, 2B th1amary, 1972 (прототип).,