Способ диагностики высокотемпературной плазмы
Изобретение относится к прикладной ядерной физике и может быть использовано для получения информации о содержании и плотности отдельных ионных компонент высокотемпературной плазмы. Целью изобретения является повьшение информативности и расширение функциональных возможностей способа диагностики,высокотемпературной плазмы с использованием зондирования анализируемого объема плазмы пучком атомных частиц. Цель изобретения достигается тем, что анализируемый объем плазмы зондируют пучком нейтральных атомов С1. с энергией 30 МэВ и проводят регистрацию энергетического спектра ядер отдачи компонент призмь1, выпетающих из анализируемого объема под УГЛОМ наблюдения относительно направления падения пучка атомов. 2 ил. Ф (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (511 4 Н 05 Н 1 00 ь i; gQ3Q8!
: -" .г. .ЧЛЯ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (2l) 3999878/31-25 (22) 27.12.85 (46) 15.10.89. Бюл. У 38 (71) Научно-исследовательский институт яперной физики при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (72) О.П. Белянин, В.Н.Сулема.
Ю.П. Черданцев и В,Н. Шадрин (53) 533.9(088.8) (56) Афросимов В.В. и др. О возможности активной локальной диагностики ионов примесей в горячей плаэме.—
Письма в ЖТФ, 1977, т. 3, вып.3, с.97-100.
Афросимов В.В. и др. О возможности локальной диагностики ионов примесей по рассеянию атомного пучка.—
Письма в ЖТФ, 1977, т.3, вып.1, с.10-13.
„„SU,„, 13 3294 А1
2 (54) СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ Bb(C0KOTEMПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ (57) Изобретение относится к прикладной ядерной физике и может быть использовано для получения информации о содержании и плотности отдельных ионных компонент высокотемпературной плазмы. Целью изобретения является повьппение информативности и расширение функциональных возможностей способа диагностики. высокотемпературной плазмы с использованием зондирования анализируемого объема плазмы пучком атомных частиц. Цель изобретения достигается тем, что анализируемый объем плазмы зондируют пучком нейтральнык атомов Cl. с энергией 30 МэВ и 5 проводят регистрацию энергетического спектра ядер отдачи компонент приз— мы, вылетающих из анализируемого объема под углом наблюдения 0 = 0 относительно направленйя падения пучка атомов. 2 ил.
1 373294 о
T ) (F. Cl = 30 Г(эВ
I> Не Не
Н Н
Элемент
Сечение — †) 2,121 0,561 0,264 1,056 0,631 дб 1
Изобретение относится к прикладной ядерной физике и может быть использовано для получения информации о содержании и плотности отдельных
5 ионных компонент высокотемпературной плазмы.
Целью изобоетения явпяется повышение информативности и расширение
Функциональных возможностей способа диагностики высокотемпературной плазмы .
Цель изобретения достигается об" лучением анализируемого объема плазмы пучком неитральных атомов Cl c
35 энергией 30 МэВ, регистрацией энергитического спектра ядер отдачи компонент плазмы, таких, как ядер водорода, дейтерия, трития, гелия, вылетающих из анализируемого объема тесумы, причем регистрацию ядер отдачи проводят при угле наблюдения
0 относительно направления падения пучка атомов.
На фиг. 1 приведена схема реали- 25 запии способа, где обозначено пучок ускоренных ионов Cl — 11 камера ъз нейтрализации — 2, пучок нейтральных атомов Cl — 3, пучок ионов
Cl, не подвергшихся, нейтрализации — 4, система мониторирования пучка — 5,6, камера с плазмой — 7, ядра отдачи — 8, поглотитель, стоящий перед де те кто ром > — 9, полупроводниковый детектор — 10, выход на ампли35 тудный анализатор — 11 .
На фиг. 2 показан энергетический спектр ядер отдачи компонент плазмы, образун щихся из реакций: H/ 3сС1 PÓ С1, D(С1 д! Cl 40 у з
Способ пиагностики высокотемпературной плазмы осуществляется следукщим образом.
ЪБ
Из ускорителя пучок ионов Сl напоавляется по ионопровопу в камеру нейтрализаци((, затем пучок нейтрапьных атомов направляется в камеру, в которой находится плазма, концентрация отдельных компонент которой под лежит определению. Ядра отдачи регистрируются под углом 9 = 0, так как энергия вторичных частиц в этом случае мак симальна. Изве стно, что упругое оассеяние является наиболее вероятным в ядерных взаимодействиях при низких и средних энергиях. По° этому способ ядерного анализа, основанный на чпругом рассеянии, должен обладать наилччшей чувствительностью.
Ядра отдачи водорода, дейтерия. трития, гелия, выбиваемые в результате чпругих взаимодействий с атомами пучка, пегистоирчются системой идентификации состояний из поглотителя и полупроводникового детектора.
Поглотитель поедстапляет собой однородную пленку, которая служит для поглощения упругорассеянных атомов (ионов) анализиоуемого пучка. Толщина его выбирается такой, чтобы путь, проходимый атомами (ионами) анализируемого пччка, после рассеяния полностью укладывался в поглотителе.
Размеры плазмы и параметоы анализируемого пччка оценивают исходя из необходимости уверенного анализа компонент плазмы.
Пчсть время чдеожания (= 10 с при п - = 10 см с, тогда и (4 -З
10 см . Если площадь сечения г анализирующего пучка S = 1 см, а путь, проходимый анализирующим пучком в плазме„равен 100 см, то число частиц в чсспедчемом объеме (4 (g — 3
n = SL-=10 1 ° 100=10 см
Значения сечений упругого рассеяния атомов Cl на водороде, дейтеÝ5
4 рии, тритии, НЕ, Не при энергии атомов анализирующего учка 30 1(эВ о и угле регистрации 6 = 0 приведены ниже .
5 1373
Число зарегистрированных детектором ядер отдачи будет определяться соотношением.
11 W, ЬЯ - - К,9 ) и ° t, dg (1) 5 где N, 10 йУО, 1С вЂ” телесный угол детектора, dG (Е, 0 ) - диффе ренциально е сеч ение упругого рассеяния, и - среднее количество частиц плазмы, находящихся на пути пучка;
I время анализа.
Время анализа можно принять равным 10 с, т.е. равным времени удер20 жания плазмы.
Для оценки необходимого тока пучка анализирующих частиц в случае
Е С1 = ЗОМэВ
9= О
Не
Н Н
Элемент
Энергия ядра отдачи МэВ
3,24 6,13 8,72 11,04 рацию отдельных компонент плазмы водорода, дейтерия, трития, гелия.
Формула и з о б р е т е н и я
Способ диагностики высокотемпературной плазмы, включающий облучение анализируемого объема плазмы пучком нейтральных атомов и регистрацию
40 упругорассеянных частиц, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения информативности и расшире ния функциональных возможностей способа, пучок нейтральных атомов соэ45 дают из атомов С1 с энергией
30 МэВ, регистрируют энергетический спектр ядер отдачи, компонент анализируемой плазмы, а регистраци о проводят при угле наблюдения 9 = 0
50 относительно направления падения пучка атомов. — число "упавших" частиц анализирующего пучка ато35 мов Cl определяемое по монитору, Для того, чтобы исключить попадание атомов анализируемого пучка, перед детектором устанавливают поглотитель из алюминиевой фольги. Толщину его выбирают из условия, чтобы пробег ионов С1 полностью укладывался в нем. По оценкам получают, что толщина пленки алюминия в 10 мкм вполне достаточна, чтобы остановить ионы хлора, а ядро отдачи водорода, дейтерия, трития и гелия, потеряв в ней незначительную часть своей энергии, зарегистрируются полупроводни. ковым спектрометром.
Таким образом, регистрируя энергетические спектры ядер отдачи ионных компонент плазмы и используя выражение (1), можно оценить концент294 6 анализа водородной компоненты плазмы предварительно задают необходьпчое число зарегистрированнь1х-ядер отдачи водорода, равное N 10 имп.
Используя формулу (1), получа т
1 1 о
К . (2)
5Q (Е,9) и t
Подставляя в (2) численное значение параметров, получакт
-к
I = 0,76 ° 10 мкА .
Энергии ядер отдачи водорода,дейтерия, трития, гелия, образующихся после упругого соударения с атомами
35 пучка Cl с энергией 30 МэВ и регистрируемых под углом 8 = 0 относио тельно направления падения первичного пучка, приведены ниже .
1373294
Составитель К. Клоповский
Техред M.Moðãåíòàë Корректор Э.Лончакова
Редактор Т. Зубкова
Заказ 6867 Тираж 771 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно;издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
