Способ калибровки резонаторного датчика интенсивности пучка электронного синхротрона

 

СПОСОБ КАЛИБРОВКИ РЕЗОНАТОРНОГО ДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ ПУЧКА ЭЛЕКТРОННОГО СИНХРОТРОНА-, включагч ющий искривление траектории пучка в медианной плоскости магнитным полем синхротрона, пропускание пучка через возбуждаемые от ВЧ-генератора ускоряющие резонаторы, калибруемый ре зонаторньй датчик и прозрачный датчик тока пучка, а также изменение величины сигнала на измерительной петле связи резонаторного датчика, отличающийся тем, что с Ц(влью повьшения точности и упрощения процесса калибровки, расстраивают и отключают от ВЧ-генератора все ускоряющие резонаторы за исключением одного, к-оторьй в дальнейшем использузот в качестве калибруемого резонаторного датчика, возбулодают его на уровне мощности, меньшем уровня, требуемого для резонансного ускорения пучка во всем временном цикле ускорения, ускоряют с помощью этого резонатора пучок до момента его полного разрушения под действием нарастающего вО времени магнитного поля синхротрона, который определяют по сигналу прозрачного датчика тока пучка, используемого в качестве индикаторного датчика, и в этот момент измеряют величину сигнала на измерительнчОй петле связи калибруемого резонаторного датчика, после чего определяют коэффициент пропорциональности меж,ДУ интенсивностью ускоряемого пучка и амплитудой сигнала, наводимого его основной гармоникой на измерительной о: петле связи резонаторного датчика.

1697Î А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (11) g(si) Н 05 Н 7/00 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

H ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ щения процесса калибровки, расстраивают и отключают от ВЧ-генератора все ускоряющие резонаторы за исключением,одного, который в дальнейшем использу от в качестве калибруемого резонаторного датчика, возбуждают его на уровне мощности, меньшем уровня, требуемого для резонансного ускорения пучка во всем временном цикле ускорения, ускоряют с помощью этого резонатора пучок до момента его полного р.азрушения под действием нарастающего во времени магнитного поля синхротрона, который определяют по сигналу прозрачного датчика тока пучка, используемого в качестве индикаторного датчика, и в этот момент измеряют величину сигнала на измерительной петле связи калибруемога резонаторного датчика, после чего определяют коэффициент пропорциональности между интенсив- ностью ускоряемого пучка и амплитудой сигнала, наводимого его основной гармоникой на измерительной петле связи резонаторного датчика, Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3565477/18-21 (2 2 ) 11,03,83 (46) 30, 05, 85, Бюл. К 20 (72) А.И. Барышев и Л.С. Хурмудян (53) 621.384.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 396853, кл. Н 05 Н 7/00, 1974.

2, Воеводин N.A. Резонаторный датчик параметров пучков заряженных частиц. ПТЭу 1979у )) 1 1 с. 32-35 (прототип). (54) (57) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ РЕЗОНАТОРНОГО ДАТЧИКА ИНТЕНСИВНОСТИ ПУЧКА ЭЛЕКТРОННОГО СИНХРОТРОНА, включа ющий искривление траектории пучка в медианной плоскости магнитным полем синхротрона, пропускание пучка через возбуждаемые от ВЧ-генератора ускоряющие резонаторы, калибруемый резонаторный датчик и прозрачный датчик тока пучка, а также изменение величины сигнала на измерительной петле связи резонаторного датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упроНИЯ ц " "- -

ИЫ -"ЫИ .- . A

1 1 l:.}

Изобретение относится к области ускорительной техники, в частности к спосОбам бескОнтактнОГО измерения напряжения . Иа в адина Га циркули—

РУВЩИМ II}r(.II(OM СИНХРОТРОна На Э азОРЕ обесточенного резонатора; и мажет быть использовано для помехоустойчивого измерения абсолютнага эначе-ния числа ускоряемых частиц, Известен способ, вкпб(}чаю??тнй калибровку резонаторногo датчика путем сопоставления сигнала, снимаеМОГО с еГО измерительнОЙ петли свя эи, с сигналом другого типа дат.чика интенсивности пучка, принима -- 25 мого в качестве эталонного ГЦ .

Недостатком из?лестнQI.Q cjiocаба является неабхапимасть наличия эталонного датчика интенсивнос(и пучка, калибровка каToðîão сама 7б по себе представляет сложяую тгех:.;.,1ческую задачу.

Прототипом данного изобретения является способ калибровки реэанаторного датчика интенсивности пучка электронного синхратрана, включа(?}??п?й искривление траектории пу ька в ме1 дианнай плоскости маГнитным пОлем синхратрона, пропуск ание пучка че-рез возбуждаемые от Бч-генератора ускаряюпще резонаторы,, калибруемый, р е 3 О н а т О В нь??л датчик и и (} О з ?3 а ч нь (}.1 датчик тока пучка„. а также иэмев".НИЕ ВЕЛ?1ттиньт» Снгяапа На H IPPI 1 Е??тт" ной петле связи резонатсрнога датчтп(а (2) .

Согласно известному способу апр= :дЕЛНЮТ В ЕЛИЧИну 1»?асШТ аб На т. O 1 О Э(}(2)Ц-циента г?ропарциональнасти между веЛИЧИНОИ ИНТЕIIC 1В? О ТИ Ij..j}j;Ci(ти(}УЕ-" мого в течени(иэвестнога промеж тка времени пучка эаряженных частиц„

KoTQpb1jiI измер ".?.ют с па?лощью цилиндра фаРаДЕЯ ИЛИ - ПО IO?rye тааПЕВЕД т?DOградуированнсга 2?агн?лтаиндукиионь?а .-.-} (ДатЧ»ИКа ИНТЕНСИВНОС ТИ П-}т:П,"а И ВЕличинаЙ напряжения наводимого Ос"

HOB(1ÎÉ 1»аРМОНИУт»ОЙ »т -Ii(а (ЛЯ Э 83ОР» исследуемого реэонатарнага д--.чг,". а?ГЛт?ИТУ(тд т(О: :ОООГО»УДЯТ IIO ((»- ... (j литуде сигнала, снт?маемага с согла-:

СОВаННОЙ НаГРУЗКИ ИЗМЕР(ЛТЕЛЬ;:?ай ПЕТлл связи»1}езОната»рнаГQ датчика, Недостаткам известнога способа является недоста гачно высокая та ..= ность и сложность процесса кмтлбрав.-. ки. Зта обу Овлено тем„ что для процесса калибровки яеабхо имо :..;:;.,-;.ть и;-?Q i .1} аi? (Г па (?!? }ю () т}", (1 ("(р "}т пт(тч?(а в

Г ", с НЕ (Г(}т}1 i !РЬ? i? . 0!,;(С ;::1(1 аa

j? ? c.: (ну Й ? j i. О с а j} ! ?е) I т> "g -? j}j}(} - 1 " j !i . i" с :,,11»тат}?гд 1 а

Н О С Л т И у 1 ?т} О 11? Е Н Н = : 1 (т}:::„Е С С г —:С»(1 И бпавк1л .

1jcI(ü да с 1 иг- !i "i cj . т!:.. i . ч 1 О в CHio- саб::- кап(.1?}1}ав?((1 и ;- -1o .aTopHi;га да"LIHj(а ННТЕ11 V!1?HOC "(Hj jl!i"-?К -:Лт КТРОННС-((; т HliXDOTD(}H1, 1- 1Ю (:rlf(((1JB>j Игкриэт?Е((Ч.= ТРаЕКтООИИ ПУ- :а H Магнаяиай

iтт1О -;-"О " Г -т -j} т-i (тт? (1(. Р(}(("., "-"г т(1 0 ?РО— ; С (; () ? ) Я Ю?1(И P, т,,, ..1- } .«a OD

7 т}(-. ?т(,. .. } - т»-.1 т1;тд (т(,j?тp р .(CC j

" = -" т ". "Тк () ((т " Б -(— i"е?-?свата?}а пт"".i pl(. -1("- м 3 н тт((т ""ттж"(i ттж?ьч-Й

:.,О э((т:- ГOD?;O„ ., ((т:ти?-;,- О ?б}С;:,?е т 11(}а»»?jj" ., т с (:, (-.:;.;-;:,. .: i j!i; (-эаь а нов

i(.(т; . !3?i(»! (эji тi Г ("-1 (((«: ..". - э ° . -"ме?2пл

:?а? о }1,((г(?111(((, (}((?е !("(-;,-< 1!"; !C"-" (}Л !»r! 11}т т?тс », »r(.(,. },(!! i j (. т (» ",еъ,7 } l (} саа:> 1 в(21((и?(} (1:: (тБ((вя т" т л}(-тл;-

РУЕМО Г О 1} (: Э Oj а "1 (}1 На „-.0 !(;"Ùj(?та(1 тззуему}0 в хат(; " -. :. ?теттти твтва (?е

2ЛО(1(,?ат Tii 1?а ф(1Г „,} "», И? Нат? Ц

С -,Эт?ЛН емь1(j. с ИЗ (..> """ т« : Га ? и -. ri(j

1116970 4 датчика интенсивности пучка; на фиг. 3 — сигнал I с какого-либо мониторного датчика интенсивности пучка,.циркулирующего в кольце синхротрона с момента его инжек- 5 ции tiwt до момента его окончательного разрушения

Практически предлагаемы способ реализуется следующим образом.

После расстройки и отключения IQ ускоряющих резонаторов синхротрона

От системы деления ВЧ-мощности генератора подключают к нему с помощью согласованного фидера калибруемый резонаторный датчик интенсивности пучка, В качестве последнего используютр например один из резервных ускоряющих резонаторов. При этом изнячяльнО Mяксимяльн чО ямплитуду ряжения U ñê генератора ЗЧ-мощ- 20 ности ускорителя устанавливают такой, чтобы ускорение пучка обеспечим валось бы вплоть до энергии Е при которой ускоряющее высокочастотное напряжение на зазоре калибруе- 25 мого резонаторного датчика заведомо преньгпапо бы бетатронную ЗДС синхротрона, т.е. чтобы ныпалнялось условие с е 8 39

))

dt 2 и В t где Т вЂ” магнити Ф поток „охнатынаемьж равновесной орбитой рдч ускоряемой а частотой обр аще пш @ чя стицы с зарядом е

С другой стороны, помимо учета чисто пряктических Огряниченхп.х на 40 величину П у „снязЯнных с Обеспече нием работоспособности калибруемого резонаторного датчика, максимальную Ямппигуду напряжения U t генератора ВЧ-мощности подбирают 45 такой, чтобы вплоть до наступления полного разрушения пучка прирост энергии ускоряемъгх частиц за оборот

ЗЯ СЧЕТ ВЧ-ПОЛЯ Е /уП(СО,5 ос; + ЕГ у. гце 9 — значение равновесной фазы, 50 существенно превосходил бы их радиационные потери Е за оборот.

В этих условиях захватываемый в режим ускорения пучок заряженных частиц под воздействием ВЧ-поля кя либруемого резонаторного датчика (в номинальном для данного синхротрона режиме) ускоряется до наперед установленного значения энергии Е с F, с постепенным, при последуюпц х обращениях пучка в кольце ускорителя, возрастанием фазовых колебаний ускоряемых частиц. Наконец, в момент наступления нарушения синхронизма между приростом энергии ускоряемых частиц за оборот и темпом нарастания ведущего поля синхротрона величина равновесной фазы У ускоряемых частиц принимает критическое значение для данного ускорителя и циркулирующий пучок и течение нескольких последующих своих оборотов полностью выбрасывается на стенки вакуумной камеры ускорителя.

Б момент полного разрушения пучка фиксируемый ПО ОПОрному сигна " лу от какого-либо малоинерционногО мониторного датчика интенсивности пучка, регистрируют, например, с помощью амплитудно-цифрового преобраэонателя, величину напряжения

U Hà измерительной петле калибруемого резонаторного датчика.

Одновременно с этим но показаниям уже время-цифрового преобразователя с помощью которого фиксируют момент t полного разрушения пучка, определяют величину максимальдостигнуToN энергии Е ускорениях частиц. Имел при этом в виду, что при мапой интенсивности циркулирующего пучка значение равновесной фазы < к моменту его полного разрушения практически приближается к нухпо, с точностью не хуже 1Х устанавливают для момента tр р. величину напряжения V = е Е„ """ на зазоре резонаторного датчика, из сопоставления которой с зарегистрированной величиной ф непосредственно определяют искомое значение передаточного отношенйя К„-:U„т/Ч" измерительной петли связи.

Дальнейшее определение величины тока пучка по изменяемой величине напряжения С„ р наводимого пучком с интенсйвностью I„íà измерительнои lMTJIB cBH3H проводится по расчетной формуле

Z +ac

zK„, M,м,R„, а о Я а\ Форм-фактор рааокаP

i C /ll тора с таоматрмаао,кой длиной зазора g собственной Ч и о

1i rg7n нагруженной добротностью Я, длиной волны ), а М, Р г. 2 и НМС. розр. сРмг 5 цщщщ Заказ 2897/ краж 794 Подписное фцлиал щщ Патент", r. Ужгород,ул,Проектная, 4 tt (Я />) у /) форм-фактор ускоряемого микросгустка с геометрической длиной 1 по авив

d муту орбиты.

Основное преимущество данного способа по сравнению с прототипом обусловлено тем, что измерение сигнала U» именно в момент разрушения пучка обеспечивает определенную пространственную структуру пуч. ка в этот момент, так как при этом

10 синхронная фаза близка к нулю.