RU2212690C2 - Способ диагностики пучка частиц в ускорителе - Google Patents
Способ диагностики пучка частиц в ускорителеInfo
- Publication number
- RU2212690C2 RU2212690C2 RU2001120926A RU2001120926A RU2212690C2 RU 2212690 C2 RU2212690 C2 RU 2212690C2 RU 2001120926 A RU2001120926 A RU 2001120926A RU 2001120926 A RU2001120926 A RU 2001120926A RU 2212690 C2 RU2212690 C2 RU 2212690C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- intensity
- spatial
- particle beam
- accelerator
- optical image
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: в области ускорительной техники. Сущность: в способе регистрируют свечение остаточного газа путем передачи оптического изображения светящейся зоны на плоскость позиционно-чувствительного детектора, а по интенсивности и пространственно-временному распределению оптического изображения судят об интенсивности и пространственно-временной структуре пучка. Технический результат - улучшение пространственного и временного разрешений, повышение точности. 2 з.п.ф-лы.
Description
Область техники
Изобретение относится к области ускорительной техники, а именно к способам диагностики пучка в ускорителях.
Изобретение относится к области ускорительной техники, а именно к способам диагностики пучка в ускорителях.
Уровень техники.
Взаимодействие ионов, движущихся в камере ускорителя, производит как ионизацию, так и возбуждение молекул остаточного газа. В результате первого эффекта рождаются электроны и ионы низкой энергии. В результате второго - световые и ультрафиолетовые фотоны. Все эти частицы могут быть использованы для диагностики пучка. Методы диагностики, основанные на ионизации остаточного газа, применяются достаточно широко.
Известен способ определения статистических характеристик электронных пучков малого сечения, включающий формирование электронного пучка, установку неподвижной мишени в заданном сечении пучка, измерение тока пучка, регистрацию оптического излучения на плоскости мишени методом макросъемки, обработку фотопленки, фотометрирование изображения по заданным координатам, определение коэффициента увеличения оптической системы и зависимости оптической плотности изображения от плотности тока пучка, получение распределения плотности тока и размеров пучка в плоскости подвижной мишени, при этом плоскость подвижной мишени располагают под малым углом относительно оси электронного пучка, регистрацию оптического излучения на плоскости мишени производят при синхронном перемещении подвижной мишени с фотокамерой и зависимость оптической плотности изображения от плотности тока пучка определяют сопоставлением величины интегральной интенсивности оптического излучения электронного пучка на мишени и тока пучка на мишени (патент 2008737 от 09.07.91 г.).
Недостатком указанного способа является то, что, наряду с очень плохим временным разрешением, в результате взаимодействия пучка с мишенью пучок разрушается.
Известен способ измерения длительности и фазового положения микросгустков структурированного пучка ускоренных частиц, заключающийся во временном статическом анализе продуктов взаимодействия пучка ускоренных частиц с облучаемым веществом, в качестве облучаемого вещества выбирают остаточный газ, при этом электроны, образующиеся при ионизации остаточного газа пучком ускоренных частиц, ускоряют поперечным полем, формируют из ускоренных электронов пространственно ограниченный пучок, выделяют электроны с энергиями, соответствующими центральной области пучка, и регистрируют их временное распределение.
Работоспособность этого способа основана на том, что процесс ионизации пучков остаточного газа является процессом статистически независимым, т.е. в каждом сечении пучка скорость образования электронно-ионных пар в любой момент времени пропорциональна интенсивности пучка (патент 2069413 от 26.03.97).
Известен неразрушающий способ измерения поперечного распределения зарядов в пучках заряженных частиц, основанный на взаимодействии исследуемого пучка с остаточным газом, согласно которому частицы, образованные в процессе ионизации, извлекают электрическим полем, напряженность которого превышает напряженность собственного поля пучка, и формируют в ленточный пучок, поверхность которого перпендикулярна оси исследуемого пучка, и затем постоянным электрическим полем, перпендикулярным образующей поверхности ленточного пучка, его отклоняют на координатно-чувствительный коллектор, на котором регистрируют двухмерное распределение образованных при ионизации частиц, а о распределении зарядов в исследуемом пучке по координате, перпендикулярной направлению излучения, судят по распределению в этом направлении образованных при ионизации частиц, при этом напряженность отклоняющего поля и его протяженность выбирают в зависимости от напряженности извлекающего поля, так чтобы размеры распределения частиц на коллекторе по обоим направлениям измерения были одного масштаба (а.с. 1392645 от 29.10.86 г.) - прототип.
Недостатками двух последних из перечисленных способов диагностики пучка являются:
- ограничение пространственного разрешения в пучках высокой интенсивности из-за влияния пространственного заряда пучка,
- ограничение разрешения в сильных магнитных полях,
- недостаточно высокое временное разрешение.
- ограничение пространственного разрешения в пучках высокой интенсивности из-за влияния пространственного заряда пучка,
- ограничение разрешения в сильных магнитных полях,
- недостаточно высокое временное разрешение.
Сущность изобретения.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В качестве объекта регистрации выбирают свечение остаточного газа под воздействием пучка ускоренных ионов или электронов в камере ускорителя.
Свечение регистрируют путем передачи оптического изображения светящейся зоны пучка на плоскость позиционно-чувствительного детектора.
Во время регистрации в камеру ускорителя дополнительно впрыскивают сцинтиллирующие добавки в виде молекулярного пара.
Дополнительно собирают свет от регистрируемой зоны посредством зеркальной системы и направляют его на плоскость позиционно-чувствительного детектора.
Существенные признаки изобретения.
Регистрируют свечение остаточного газа под воздействием ускоренных ионов или электронов пучка путем передачи оптического изображения светящейся зоны на плоскость позиционно-чувствительного детектора и по интенсивности пространственного распределения оптического изображения, изменяющегося в течение времени регистрации, судят о пространственной временной структуре пучка, что позволяет измерять положение и профиль пучка частиц высокой интенсивности при сохранении высокого пространственного и временного разрешения благодаря исключению влияния поля пространственного заряда пучка и влияния сильных магнитных полей, а также более высокой скорости сбора света.
Введение сцинтиллирующих добавок в виде управляемой импульсной струи молекулярного пара, пересекающей зону пучка, позволяет повысить чувствительность системы за счет увеличения яркости свечения.
Сбор света в большом телесном угле с помощью системы зеркал и линз на плоскость позиционно-чувствительного детектора также дает увеличение чувствительности.
Пример реализации способа.
Через окно в камере ускорителя собирают свет от одной из светящихся областей пучка посредством оптической системы. Для этого, например, с помощью известных оптических систем зеркал, линз или диафрагмы Соллера получают изображение пучка на плоскости и регистрируют его позиционно-чувствительными фотоумножителями.
Сигналы с фотоумножителей регистрируются, например, аналого-цифровыми преобразователями.
Фон, обусловленный рентгеновским излучением в стекле фотоэлектронного умножителя и линз, может быть учтен благодаря использованию каналов, в которые поступление света от пучка заблокировано.
По интенсивности свечения и пространственно-временному распределению оптического изображения судят об интенсивности, а также временной и пространственной структуре пучка.
Во время регистрации для увеличения яркости свечения в камеру ускорителя порционно впрыскивают ленточный пучок молекул сцинтиллирующего вещества, например, иодистого цезия.
Заключение.
Способ диагностики, основанный на свечении остаточного газа, имеет ряд преимуществ по сравнению со способами, основанными на регистрации ионов и электронов, родившихся в результате столкновения пучковых частиц с остаточным газом. Среди них:
1. Возможность измерения положения и профиля пучка частиц высокой интенсивности. Поле пространственного заряда пучка не влияет на траекторию фотонов, как это имеет место в случае заряженных частиц, поэтому пространственное разрешение не снижается с ростом интенсивности пучка.
1. Возможность измерения положения и профиля пучка частиц высокой интенсивности. Поле пространственного заряда пучка не влияет на траекторию фотонов, как это имеет место в случае заряженных частиц, поэтому пространственное разрешение не снижается с ростом интенсивности пучка.
2. Параметры пучка могут быть измерены в сильных магнитных полях, в которых использование методов ионизации ограничено.
3. Пространственное разрешение может быть легко изменено с помощью оптических линз.
4. Временное разрешение существенно выше. Можно достичь его на уровне 100 псек. Это, по крайней мере, в 10 раз лучше, чем разрешение диагностических систем, основанных на регистрации электронов, и на 2-3 порядка лучше, чем в системах, основанных на регистрации ионов.
5. Фотоумножители более устойчивы к воздействию пучковых и вторичных частиц, чем микроканальные пластины (МКП), которые обычно используются для регистрации электронов и ионов.
6. Чувствительность световых лучей и фотоумножителей к электромагнитным помехам и наводкам намного меньше чувствительности электронов (ионов) и МКП.
Все вышеупомянутые преимущества указывают на перспективу применения предложенного способа диагностики пучка, основанного на свечении остаточного газа, в новых ускорителях с интенсивными пучками, в сильных магнитных полях и там где требуется высокое временное разрешение.
Claims (3)
1. Способ диагностики пучка частиц в ускорителе, включающий регистрацию продуктов взаимодействия пучка ускоренных частиц с остаточным газом, отличающийся тем, что регистрируют свечение этого газа, возникающее в результате воздействия ускоренных частиц, путем передачи оптического изображения светящейся зоны на плоскость позиционно-чувствительного детектора, а по интенсивности и пространственно-временному распределению оптического изображения судят об интенсивности и пространственно-временной структуре пучка.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения яркости свечения в камеру ускорителя впрыскивают сцинтиллирующие добавки в виде молекулярного пара.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что свет от регистрируемой зоны дополнительно собирают на плоскость позиционно-чувствительного детектора посредством системы зеркал и линз.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120926A RU2212690C2 (ru) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Способ диагностики пучка частиц в ускорителе |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120926A RU2212690C2 (ru) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Способ диагностики пучка частиц в ускорителе |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2001120926A RU2001120926A (ru) | 2003-07-10 |
RU2212690C2 true RU2212690C2 (ru) | 2003-09-20 |
Family
ID=29776838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001120926A RU2212690C2 (ru) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | Способ диагностики пучка частиц в ускорителе |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2212690C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709425C1 (ru) * | 2018-12-27 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ диагностики пучков ультрарелятивистских электронов |
RU2786618C1 (ru) * | 2022-06-20 | 2022-12-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Неразрушающий поперечный профилометр релятивистского электронного пучка |
-
2001
- 2001-07-27 RU RU2001120926A patent/RU2212690C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2709425C1 (ru) * | 2018-12-27 | 2019-12-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ диагностики пучков ультрарелятивистских электронов |
RU2786618C1 (ru) * | 2022-06-20 | 2022-12-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Неразрушающий поперечный профилометр релятивистского электронного пучка |
RU215816U1 (ru) * | 2022-10-13 | 2022-12-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Высокотехнологичные алмазные устройства" | Устройство для регистрации заряженных частиц |
RU2816549C1 (ru) * | 2023-12-12 | 2024-04-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ диагностики пучка заряженных частиц |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5128543A (en) | Particle analyzer apparatus and method | |
JP4482179B2 (ja) | 粒子ビーム装置 | |
Cavallaro et al. | Neutron decay of c 15 resonances by measurements of neutron time-of-flight | |
Amitay et al. | A new type of multiparticle three-dimensional imaging detector with subnanosecond time resolution | |
US5650616A (en) | Apparatus and method for analyzing surface | |
Bravin | Transverse beam profiles | |
CN102621578B (zh) | 带电粒子束能量的光学测量方法 | |
CN102621575B (zh) | 利用光学方法测量带电粒子束能量的装置 | |
Hicks et al. | Observations of fast protons above 1 MeV produced in direct-drive laser-fusion experiments | |
RU2212690C2 (ru) | Способ диагностики пучка частиц в ускорителе | |
JPH10208682A (ja) | 粒子線結像装置、粒子線結像装置に設けられるスペクトロメータ、粒子線結像方法及び粒子線結像装置の使用方法 | |
US3742214A (en) | Apparatus for performing chemical analysis by electron spectroscopy | |
JP4341910B2 (ja) | レーザープロファイルの測定方法および装置、粒子採取方法および装置 | |
Friedman et al. | Photoproduction of pion pairs in hydrogen | |
CN113840441B (zh) | 基于离子束高次电离原理的x射线光束位置信息探测器 | |
Nickles et al. | A gas scintillation counter with imaging optics and large area UV-detector | |
Leeper et al. | Intense ion beam diagnostics for particle beam fusion experiments on PBFA II | |
Jeff et al. | A quantum gas jet for non-invasive beam profile measurement | |
JPH05333158A (ja) | 放射線検出装置 | |
Gardner et al. | Experimental apparatus for photon/ion coincidence measurements of dielectronic recombination | |
Gavrilov et al. | Two-dimensional non-destructive diagnostics for accelerators by Beam Cross Section Monitor | |
JP3815730B2 (ja) | 荷電粒子検出器および荷電粒子検出器の作製方法ならびに荷電粒子検出器を備えた検知装置 | |
Lin | Rare isotope beam energy measurements and scintillator developments for ReA3 | |
Hunter | Evaluation of a digital optical ionizing radiation particle track detector | |
Bravin | arXiv: Transverse Beam Profiles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150728 |