Измеритель параметров спирализованных электронных пучков

 

A P. Борисов и А. Г. Жерлицын

- ®я

13 имщ,„ вахин „„ Ц, Научно-исследовательский институт яд рнойи

". !üëÿ ; . (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель

E им. С. М. Кирова (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ СПИРАЛИЗОВАННЫХ

ЭЛЕКТРОННЫХ ПУЧКОВ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при диагностике сильноточных релятивистских электронных пучков.

Известно устройство, предназначенное .для экспериментального исследования спирализованных электронных пучков МЦР-приборов, содержащее экранирующую пластину, анализирующую диафрагму с малым отверстием, флуоресцирующий экран и устройство для анализа следа пучка, причем, .между анализирующей диафрагмой с .флуоресцирующим экраном создается тормозяЩее поле (1 ).

Такое устройство, в случае полного торможения электронов, позволяет получить информацию о распределении частиц по скоростям. Однако oíî ограничено по области своего применения, так как в случае исследования релятивистских пучков ускоряющий потенциал ускорителя достигает сотен или тысяч киловольт. Создание rop2 мозящего поля, необходимого в этом случае, и обеспечение синхронизации пучка и поля предстваляет собой сложную задачу.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель параметроя спирализованных электронных пучков, содержащий помещенные в вакуумном корпусе экранирующую пластину, установленную на пути пучка, и анализирующее устройство с механизмом перемещения, размещенное за экранирующей пластиной. Экранирующая пластина служит для перехвата основной массы электронов. Непосредственно под щелью, прорезанной в пластине, помещается анализирующая диафрагма, которую можно перемещать в плоскости поперечного сечения исследуемого потока при помощи рычаж20 ного механизма, а под диафрагмои находится флуоресцирующий экран, который винтовым приспособлением может быть установлен на требуемом

97431

На чертеже показано предложенное устройство.

Устройство содержит экранирующую пластину 1 с установленными под ней диафрагмой 2 и диафрагмой 3

1 имеющими малые соосные отверстия 4.

Диафрагмы соединены механизмом поперечного перемещения 5, а диафрагма

3 снабжена механизмом продольного расстоянии от анализирующей диафрагмы. Изображение следа элементарного пучка на флуоресцирующем экране рассматривается с экрана (2 3.

Недостатком известного устройст- % ва является трудность регистрации результатов измерения. Это связано с тем, что при работе релятивистских ускорителей возникает высокий уровень тормозного-излучения в диоде и на экранирующай пластине, что делает затруднительным фотографирование. Визуальные измерения не только крайне опасны для здоровья наблюдателя, но и осложняются тем, что сильноточные релятивистские ускорители работают, как правило, а однократном режиме. Кроме того, известный анализатор позволяет получать информацию только о разбросе со- 2о ставляющих электронов, но не дает !. возможности определить распределение электроноа по скоростям.

Цель изобретения - упрощение процесса измерения и обеспечение возмож- 2$ ности измерения величины распределения продольных составляющих скоростей электронов сильноточных релятивистских электронных пучков.

Указанная цель достигается тем, зф что в измерителе параметров спирализованных электронных пучков, содержащем помещенные в вакуумном корпусе экранирующую пластину, установленную на пути пучка, и анализирующее устройство с механизмом перемещения, размещенное за экранирующей пластиной, анализирующее устройство выпопнено в виде двух диафрагм с соосными отверстиями радиу; са, меньше радиуса ларморовского вращения электронов, коллектора, и соединенного с ним измерителя заряда частиц, прошедших сквозь отверстия двух диафрагм, причем одна из ди-. афрагм установлена с возможностью перемещения относительно другой, параллельно продольной оси прибора.

5 4 перемещения 6 относительно оси прибора. Под отверстием второй диафраг мы устанавливается коллектор 7, связанный с измерителем заряда частиц 8. Устройство помещается в вакуумный корпус 9 °

Устройство работает следующим образом.

Электронный пучок распространяется в магнитном поле Н, теряет основную массу заряженных частиц на экранирующей пластине 1 и попадает на диафрагму 2, связанную с диафрагмой 3 таким образом, что при перемещении в плоскости поперечного сечения пучка, которое обеспечивается механизмом 5, отверстия 4 на диафрагмах всегда остаются на одной оси, параллельной оси пучка. Диаф1рагма 3 может перемещаться относительно диафрагмы 2 благодаря ме.ханизму б на расстояние от h =О до

h не меньше, чем шаг спирали электронов, обладающих максимальной продольной скоростью. Для регистрации электронов, прошедших через диафрагмы, служат коллектор электронов 7 и измеритель заряда 8. Устройство помещается в вакуумном корпусе 9. При

h < все электроны, прошедшие через диафрагму, проходят и через отверстие в диафрагме 3 и попадают на коллектор электронов ° При постепенном увеличении h заряд электронов, снимаемый измерителем заряда с коллектора, уменьшается, так как через отверстие в диафрагме 3 могут пройти только те. электроны, шаг спирали траектории которых равен или кратен целому числу от h, т.е ° те электроны, которые совершили полные один или несколько оборотов вокруг оси своего движения после прохождения диафрагмы 2.

В

Заряд, т.е. число электронов, движущихся по спирали с шагом h Ь (b - любое число меньше или равное шагу спирали электронов с максимальной продольной энергией) определяются из выражения

5/п1 =и Ь!Ы= 2 где %полн полный заряд электронов, прошедших через диафрагму 3;

- заряд электронов, совершивших целое число оборотов на расстоянии Ь;

5 9743

- шаги спиралей электронов, совершивших целое число оборотов на расстоянии Ь; и 2,3,4 — целое число.

При проведении измерений диафраг- у ма 3 дискретно удаляется от диафрагмы 2, при этом на каждом положении диафрагмы 3 регистрируется заряд и следовательно число электронов с шагом, равным расстоянию между диаф- >0 рагмами. Продольная скорость электронов определяется, исходя из известного шага спиральной траектории частиц

h Н

14 27im С где Q — заряд электрода;

Н - напряженность магнитного паля;

m - масса электрона; с - скорость света.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять величину и распределение продольных составлябцих скоростей электронов в спирализованных сильноточных релятивистских электронах. Предлагаемый измеритель параметров дает возможность кроме измерения величины продольных составляющих скоростей. электронов в спирализированных релятйвистских электронных пучках измерить их распределение, повысить точность и оперативность получения информации за счет исключения фотографических и визуальных методов наблюдения следов пучна ня флюорестирующем экране.

Использование данного устройства позволяет дистанционно измерять величиМ ну и распределение продольных составляющих скоростей электронов пучка, что исключает присутствие оператора

15 4 в поле рентгеновского излучения сильноточных пучков, автоматизировать обработку полученной информации с включением данного устройства в систему сбора и первичной обработки информации на ЭВМ.

Формула изобретения

Измеритель параметров спирализованных электронных пучков, содержащий помещенные в вакуумном корпусе экранирующую пластину, установленную на пути пучка, и анализирующее устройство с механизмом перемещения, размещенное ва экранирующей пластиной, отличающийся тем, что,с целью упрощения процесса измерения и обеспечения возможности измерения величины распределения продольных составляющих скоростей электронов сильноточных релятивистских пучков, анализирующее устройство выполнено в виде двух диафрагм с соосными отверстиями радиуса, меньше радиуса ларморовского вращения электронов, коллектора и соединенного с ним измерителя, заряда частиц, прошедших сквозь отверстия двух диафрагм, причем одна из диафрагм установлена с воэможностью геремещения относительно другой параллель.но продольной оси прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прце 8. А. и др. -"Электронная техника". Сер. 1 "Электроника

СВЧ", 1972, H 5.

2. Прце 8. А. и др. -"Электронная техника". Сер. 1 "Электроника

С8Ч", 1970, М 10 (прототип).

9!43 )5

Составитель В. Макаров

Техред Л. Пекарь КорректорЛ. Бокшан

Редактор К. Волощук

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

Заказ 8690/64 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, N-35, Раущская наб., д. 4/5