Устройство для измерения тока пучка заряженных частиц

Устройство для измерения тока пучка заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее соосно расположенные коллекторный электрод, соеда1ненш11й со схемой регистрации , и систему круговой развертки пучка, установленную перед коллекторным электродом, отличающееся тем, что, с целью повышения срока службы устройства за счет уменьшения разрушающегося действия пучка на коллекторный электрод , коллекторный электрод выполнен в виде развернутого вершиной к системе круговой развертки пучка усеченного конуса, при этом угол отклонения пучка в системе круговой развертки и расстояние от ее оптического центра до основания конуса связаны с параметрами конуса соотношением , 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD+ Н 05 Н 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, к АВтОРсномм свидетельству г+ д(2 (e+ ь9)а R-еЦ2

l, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3663551/24-21 (22) 18.11.83 (46) 30.1).85.Бюп. 9 44 (72) Э.М.лазиев, Г.Г.Оксузян, В.К.Кроль .и Э.C.Ïoãoñÿí (53) 621 384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 203099, кл. Н 05 Н 7/00, 1967.

Патент США N- 3567924, кл.250-49.5 опублик. 197 I.. (54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее соосно расположенные коллекторный электрод, соединенный со схемой регистрации, и систему круговой раз" вертки пучка, установленную перед коллекторным электродом, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью . повышения срока службы устройства за счет уменьшения разрушающегося действия пучка на коллекторный электрод, коллекторный электрод выполнен в виде развернутого вершиной к системе круговой развертки пучка усеченного конуса, при этом угол отклонения пучка в системе круговой развертки и .расстояние от ее оптического центра до основания ко„.SU„„1143308 A нуса связаны с параметрами конуса соотношением где  — угол отклонения в системе развертки для центральной части пучка, 88 — изменение отклонения за счет, немонохроматичности пучка и нестабильности развертывающего поля;

1 — - диаметр пучка в точке отклонения;

1» - расстояние от оптического центра системы круговой развертки до основания конуса; h — - высота усеченного конуса;

R — радиус основания конуса; г — радиус вершины конуса. 2. Устройство по п.I о т л ич а ю щ е е с я тем, что вдоль про" дольной оси коллекторного электрода выполнен сквозной пролетный канал, акцептанс которого больше эмиттанса измеряемого пучка.

1143308

Изобретение относится к области ускорительной техники, в частности к устройствам для измерения полного тока ускоренного пучка заряженных частиц путем поглощения пучка достаточно массивным электродом и определения величины заряда, сообщаемого этому электроду пучком.

Известны устройства для измерения полного тока ускоренного пучка заряженных частиц, выполненные в виде цилиндра Фарадея и состоящие из массивного электрода, поглощающего пучок и вторичные частицы, изолирующей подставки и электроизмерительной схемы.

Недостатком устройства является низкая эксплуатационная надежность.

Наиболее близко к предложенному устройство для измерения тока пучка заряженных частиц, содержащее соосно расположенные коллекторный электрод, соединенный .со схемой регистрации, и систему круговой развертки пучка, установленную перед коллекторным электродом.

Недостатками известного устройства являются недостаточная поверхность взаимодействия пучка с поглотителем и, как следствие этого, разрушение поверхности поглощающего электрода под воздействием пучка и низкая эксплуатационная надежность, Целью изобретения является повышение срока службы за счет уменьшения разрушающего действия пучка на коллекторный электрод.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения тока пучка заряженных частиц, содержащем соосно расположенные коллекторный электрод, соединенный со схемой регистрации, и систему круговой развертки пучка, установленную перед коллекторным электродом, коллекторный электрод выполнен в виде развернутого вершиной к системе круговой развертки пучка усеченного конуса, при этом угол отклонения пучка в системе круговой развертки и расстояние от ее оптического центра до основания ко-. нуса связаны с параметрами конуса соотношением

/ г+сц2 фе ) сИ (10 где  — угол отклонения в системе развертки для центральной

t части пучка;

ЬΠ— изменение отклонения за

5 счет немонохроматичности пучка и, нестабильности развертывающего поля;

d — диаметр пучка в точке отклонения;

L — - расстояние от оптического центра системы круговой развертки до основания конуса;

% — высота усеченного конуса;

R — радиус основания конуса;

1 — радиус вершины конуса.

Кроме того, вдоль продольной оси коллекторного электрода выполнен сквозной пролетный канал, акцептанс

20 которого больше эмиттанса измеряемого пучка.

Для улучшения отвода выделяемой мощности коллекторный электрод выполнен в виде двух вложенных один в

25 другой усеченных конусов с зазором для охлаждающей жидкости между ними.

Выполнение коллекторного электрода в виде конуса позволяет с помощью развертывающей магнитной системы равномерно разворачивать иссле" дуемый пучок по всей наружной поверхности электрода, предотвращая тем самым локализованное энерговыделение и его тепловое разрушение.

З5 Наличие пролетного канала в центре коллекторного электрода обеспечивает возможность оперативно осуществлять измерения при одновременном упрощении измерительной аппаратуры и повышения эксплуатационной надежности благодаря отсутствию перемещающихся в вакууме узлов и подвижных вакуумных уплотнений.

На чертеже приведен схематичес45 кий разрез устройства для измерения тока ускоренн6го лучка заряженных частиц.

Коллекторный электрод выполнен в виде полого усеченного конуса 1 с центральным цилиндрическим каналом . 2,.ось которого совмещена с осью измеряемого пучка, внутри конуса 1 закреплен конус 3 с зазором 4 для охлаждающей жидкости, конусы 1 и 3

55 закреплены на вакуумном кожухе 5, представляющем собой отрезок цилиндрической вакуумной камеры, которая соединена с вакуумным раструбом 6

308 4

1143 через изолятор 7 и с землей через измерительный прибор 8, раструб 6 соединен с вакуумной камерой ускорителя 9 через изолятор 10 и с землей через измерительный прибор 11; на оси измеряемого пучка установлена вне вакуумной камеры ускорителя развертывающая магнитная система 12, оптический центр которой размещен на расстоянии L от основания конуса

1, внутренний диаметр горловины раструба 6 равен максимальному диа10 метру развернутого пучка в месте установки горловины.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения тока ускоренного

15 пучка включается развертывающая магнитная система 12, которая равномерно разворачивает пучок по образующей конуса коллекторного электрода.

Фиксация угла раствора пучка заряженных частиц производится по показателям измерительного прибора 11, включенного между раструбом 6 и земпей, при этом напряженность магнитного поля разворачивающей системы 12 вначале увеличивается до появления тока в приборе l l,чтосоответруба 6, а затем уменьшается до достижения нулевого значения тока прибора 11, после чего ток ускоренного пучка определяется прибором 8, измеряющим величину заряда, стекающего с электрода 1 и электрически связанного с ним кожуха 5 на землю. Мощность, выделяющаяся на электроде 1, кости. В паузах между измерениями развертывающая магнитная система 12 выключается, и ускоренный. пучок без потерь пропускается через цилиндрический канал 2. По величине напря" женности магнитного поля, соответ40 ствующей нулевому показанию измерительного прибора 10,oïðåäåëÿåòñÿ ориентировочно энергия заряженных частиц.

Дпя пучка электронов с энергией

120 мЭв средней мощностью в пучке 100 кВт и диаметром пучка 1,5 .см

50 устройство для измерения тока имеет следующие параметры: радиус основания конуса коллекторного электрода пучка R =12 см, радиус вершины конуса г = 4 см, высота усеченного конуса /=100 см, диаметр пролетного канала в коллекторном электроде

25 ствует касанию пучка горловины раст- 30 отводится с помощью охлаждающей жид, 5 см, расстояние от оптического центра системы круговой развертки до основания конуса = 200 см угол отклонения центральной части измеряемого пучка с центральной(равновесной ) энергией 6 =0,05 рад., изменение угла отклонения пучка за счет немонохроматнчности пучка и нестабильности развертывающего поля й9 =10,0015 рад., минимальный угол отклонения 0 д< =0,0485 рад., максимальный угол отклонения 9 „„

=0,0515 рад., при этом рабочая поверхность (поверхность взаимодейй ствия с пучком ) составляет 5000 см

Использование изобретения позво-- ° лит повысить долговечность устройства для измерения полного тока ускоренного пучка .по сравнению с прототипом за счет уменьшения разрушающего действия пучка, особенно при измерениях на пучках высокой энергии и высокой интенсивности, когда средняя мощность, выделяемая пучком, может достигнуть величин 10100 кВт и более. Уменьшение разрушающего действия измеряемого пучка на поглощающий элемент достигается благодаря выполнению последнего в виде усеченного конуса, развернутого вершиной к пучку и равномерному развертыванию пучка по его поверхности с помощью развертывающей магнитной системы. При этом для пучков элек- . тронов с энергией 120 мЭв со средней мощностью 100 кВт имеющих площадь поперечного сечения,. 1,75 см

Х площадь взаимодействия. с поглощаю щим элементом увеличивается до

r 5000 см и, следовательно, плотность локального поглощения мощности пучка уменьшается до 0,02 кВт/см . а

Кроме того, это устройство обладает, по сравнению с обычно используемыми

Цилиндрами Фарадея, большей надежностью в эксплуатации, так как не содержит механически перемещаемых в вакууме деталей и подвижных вакуумных уплотнений, что обеспечивается тем, что не поглощающий элемент вводится под измеряемый пучок, как обычно, а измеряемый пучок, который в паузах между измерениями без потерь пропускается через центральное отверстие в поглощающем электроде, с помощью развертывающей магнитной системы направляется на поверхность коллекторного электрода.

1143308

Редактор С.Титова

Техред С.Мигунова Корректор О.Луговая

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

Заказ 7043/4 .Тираж 793 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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