Способ измерения параметров ионов в электронных кольцах коллективного ускорителя ионов

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИОНОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЬЦАХ КОПЛЕКТИВНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, включающий регистрацию синхротронного излучения электронов и измерение его параметров , отличающийся тем, что, с целью расширения, функциональных возможностей способа за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров ионов: определения типа, заряда, количества ионов и потенциала электрического поля кольца, а также повышения точности измерений, регистрируют синхротронное излучение электронов , рассеяйное ионами в направлении , перпендикулярном плоскости электронно-ионного кольца, -измеряют спектральный состав этого излучения и ширину линий излучения, по длинам волн линий измеренного спектра путем сравнения с табличными данными опре (Л деляют тип и заряд ионов, по интенсивности линий находят число ионов в электронном кольце, а по ширине спектральных линий рассчитьгаают потенциал электрического поля электронно-ионного кольца.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4, Н 05 Н 11 00

3CKCA% 9 %

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOINV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ (21) 3694430/24-21 (22) 27.01.84 (46) 15.04.88. Бюл..К- 14 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) С.И.Тютюнников и В.Н.Шаляпин (53) 621,384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 546 129, кл. Н 01 J 49/00, 10. 11.79.

Раздобарин Г.Т. и др. Диагностика плазмы методом рассеяния света на атомах. ЖТФ, т.49, вып.7, с ° 1353, 1979.

Авторское свидетельство СССР Ó 1032991, МКИ Н 05 Н 11/00, 1982.

Инкин В.Д. Исследование тормозного излучения электронов на атомах остаточйого газа адгезатора КУТИ. Препринт ОИЯИ Р9-12725, Дубна, 1979. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ИОНОВ В ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЬЦАХ КОЛЛЕК-" . ТИВНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, включающий регистрацию синхротронного излучения электронов и измерение его параметров, отличающийся тем, что, с целью расширения. функциональных возможностей способа за счет увеличения числа одновременно измеряемь1х параметров ионов: определения типа, заряда, количества ионов и потенциала электрического поля кольца, а также повышения точности измерений, регистрируют синхротронное излучение электронов, рассеянное ионами в направлении, перпендикулярном плоскости электронно-ионного кольца, измеряют спектральный состав этого излучения и ширину линий излучения, по длинам волн линий измеренного спектра путем сравнения с табличными данными определяют тип и заряд ионов, по интенсивности линий находят число ионов в электронном кольце, а по ширине спектральных линий рассчитывают потенциал электрического поля электронно-ионного кольца.

11б3798

Изобретение относится к ускорительной технике, а ииенно к коллективному методу ускорения ионов электронными копьями, и может быть ис- пользовано для определения количества, заряда и типа ионов в релятивистских электронных пучках.

Целью данного изобретенйя является расширение функциональных возможнос- 1п тей способа за счет увеличения. числа одновременно измеряемых параметров ионов, а именно: определений тина, заряда, количества ионов и потенциала электрического поля кольца, а 15 также повышение точности измерений.

Предлагаемый способ позволяет оп» ределять большее число параметров ионов в кольце по сравнению с известны-20 ми способами, В частности, реализованньп в OHMK ОИЯИ на прототипе коллективного ускорителя тяжелых ионов (КУТИ) способ измерения произведения

Ne x N числа электронов на число ио- 25 нов, в котором измеряется выход тормозного излучения электронов, позво ляет судить лишь о полном числе ионов в кольце и не определяет тип ионов и количество ионов данного типа. Пред- 30 лагаемый способ позволяет измерять одновременно тип, заряд и количество. ионов в кольце..

На фиг.1 представлена схема измерения; на фиг.2 — схема электронного кольца.

Внутри камеры 1 адгезатора ускорителя удерживается электронное кольцо 2 с ионной компонентой 3. Синхротронное излучение (СИ) 4 электронов gp направляется по вектору скорости.

Рассеянное на ионах СИ 5 выводится через окно 6 и с помощью оптической системы 7 направляется на спектральный прибор 8. Регистрация спектраль- 45 ного состава излучения производится регистрирующим прибором 9. СИ электронов поглощается и изотропно переизлучается, т.е. рассеивается вслед" ствие процесса резонансной флюоресценции ионами всех типов и зарядов, находящихся в кольце ° Поэтому спектр этого рассеянного излучения, в отличие от сплошного спектра СИ электронов, является линейчатым и состоит из набора длин волн линий излуча". тельных переходов ионов, накапливаемых в кольце. Эти линии известны и затабулированы. Сравнивая длины волн

«

2к Яе В.о " 3 (%)б 6% а" (2) си, а,. где Se — сечение электронного кольца, см2; — средний радиус электронного кольца, см; а — радиус сечения ионного коль1 ца, см.

Для большинства типов ионов ширина линии определяется эффектом Доплера, так как все ионы колеблются.в потенциальной яме суммарного электрического поля электронов и ионов. Из закона сохранения энергии имеем

Z = — - (3) и v с%к 2 где (ук - потенциал электрического паля кольца

М;,Z; — масса и заряд иона.

Ширина линии ь% . определяется из формулы

b.9. = Ъ" Ч ;/С, (4) где Vf — скорость иона; 4 - длина волны излучения.

Используя (3) и (4), получаем:

И;С да

». -Т К. (5) измеренных линий с табличными, определяем тип и заряд ионов. Затем, измеряя интенсивность и ширины линий, можно определить число ионов данного типа и потенциал электрического дЬля кольца (измерения интенсивности и ширины линий спектра производятся известным методом, например, с.помощью фотопластинки или фотоэлектронного умножителя).

Накачка переходов ионов происходит сплошным спектром СИ, при этом интенсивность Ьлюоресценции

Ф,„ =О..Ю,„.ьа.. и; ° 1 (Вт), (1) где 0 - сечение флюоресценцик, см, 3 щ — спектральная плотность мощности синхротронного излуВт чения, у", h9 - собственная ширина спектральной линии, А, n; — плотность ионов, 1 — эффективная оптическая длина пути СИ, см.

После вычисления эффективной оптической длины пути СИ 1 получаем формулу для определения числа ионов в кольце з 1163798

При этом аЪ - ширина на полувысоте ных формул сраэу определяется электснектральной линии % . В случае атомов рическое поле кольца. Для остальных водорода илн водородноподобных ионов типов ионов ушнрение линии эа счет уширение линии определяется эффектом эффекта Штариа составляет не более

Штарка, поэтому по ширине иэ иэвест- 10Х.

1163798

Нид А

Тещ>ед М.Ходанич Корректо И.Эудейи

Тирам 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д, 44/5

Редактор Н. Сильнягина

Заказ 3371

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4