Устройство для контроля потерь пучка заряженных частиц высоких энергий

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения повышение точности контроля. В устройстве для контроля потерь пучка ускоренных заряженных частиц, содержащем осесимметричный вакуум-провод 2, радиационный монитор 1, охватывающий вакуум-провод, измеритель сигнала радиационного монитора и источник питания, чувствительный объем радиационного монитора имеет поперечное сечение симметричное относительно оси вакуум-провода, а его наружный размер D, М и суммарная азимутальная протяженность ϕ град, выбраны согласно выражениям D 1,5 3,0 d ϕ ≥ 180° где d поперечный размер вакуум-провода в соответствующем направлении, м. 1 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть применено в составе диагностического оборудования на ускорителях, накопителях, каналах транспортировки пучков заряженных частиц высоких энергий для контроля и измерения потерь пучка и вторичных эффектов, связанных с этими потерями. Целью настоящего изобретения является повышение точности контроля потерь на просматриваемом РМ участке трассы. Указанная цель достигается тем, что, чувствительный объем монитора имеет симметричное, относительно оси вакуум-провода, поперечное сечение, охватывает вакуум-провод в азимутальном угле не менее 180^о, а размеры поперечного сечения чувствительного объема РМ лежат в пределах: наружный 1,5-3,0 и внутренний 1,0-2,0 относительно соответствующего размера вакуум-провода (для цилиндрического вакуум-провода относительно его диаметра). С учетом пространственных характеристик ядерных каскадных кривых, указанная конструкция и размещение РМ на вакуум-проводе обеспечивают слабую зависимость его сигнала от азимутального положения источника потерь в поперечном сечении вакуум-провода благодаря суммированию откликов симметрично расположенных областей чувствительного объема РС и большому углу охвата вакуум-провода. Таким образом достигается квазиоднородность функции отклика РМ по азимутальной координате источника потерь на просматриваемом мониторном участке трассы. Одновременно увеличивается длина этого участка (за счет оптимизации размеров поперечного сечения чувствительной области РМ) и обеспечивается более высокая чувствительность РМ (за счет увеличенного объема, только по углу охвата как мин. в 4 раза). Дополнительно облегчается установка РМ и автоматически обеспечивается единообразие их установки, что существенно при анализе сигналов совокупности РМ, при проведении калибровок. Функция отклика РМ (зависимость чувствительности РМ к потерям пучка от положения источника потерь, энергии пучка и условий распространения потоков вторичных частиц) многопараметрическая величина, по мере приближения РМ к вакуум-проводу она изменяется монотонно, без ярко выраженных точек перегиба, и поперечный размер вакуум-провода взят, в качестве характерного для определения размеров чувствительной области РМ, поскольку это удобный для сравнения конструкционный размер, численно приблизительно совпадающий с оптимальным поперечным размером чувствительной области РМ, и с другой стороны вакуум-провод это существенная и неотъемлемая часть всесторонне сбалансированной машины, какой является современный ускоритель или канал транспортировки ускоренного пучка, и поперечный размер вакуум-провода непосредственно связан с параметрами и пучка и вторичных радиационных полей, обусловленных его потерями. Сравнение заявляемого решения с известными техническими решениями показывает, что предлагаемая конструкция и размещение РМ на вакуум-проводе обеспечивают квазиоднородность функции отклика РМ по азимутальной координате источника потерь на просматриваемом мониторном участке трассы. Благодаря этому повышается точность локального контроля потерь пучка и оказывается возможным перейти (путем калибровки) от контроля к измерению потерь, что в конечном счете позволит качественно улучшить и расширить функциональные возможности системы измерения и контроля потерь пучка в диагностическом и технологическом аспектах. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено поперечное сечение вакуум-провода с установленным на нем РМ. РМ 1 в виде воздухонаполненной ионизационной камеры с торообразным поперечным сечением установлен непосредственно на наружной поверхности цилиндрического вакуум-провода 2 соосно с ним. РМ содержит электродную сборку в виде плоско-параллельного набора пластин 3, укрепленных в изоляторах и последовательно расположенных в продольном направлении с межэлектродным зазором 5 мм. Совокупность межэлектродных зазоров образует чувствительный объем РМ, который состоит из двух идентичных, симметрично расположенных частей, повторяющих в поперечном сечении по форме электроды 3, охватывает азимутальный угол ≥ 180^о и имеет размеры: наружный 2,5 и внутренний 1,5 относительно диаметра вакуум-провода. Устройство работает следующим образом. Локальное радиационное поле ионизирует воздух в чувствительном объеме РМ 1. Под действием приложенного к соседним (в продольном направлении) электродам 3 напряжения 1-2 кВ, между ними протекает ионизационный ток, который измеряют и по величине которого судят о потерях пучка на просматриваемом участке трассы. В настоящее время в мире ведутся работы по созданию СП ускорителей. Самый масштабный проект SSC оценивается сейчас в 7,7 млрд. долларов. Также ведется строительство "сезонных фабрик". Вопросы обеспечения высокой эффективности работы таких установок и сохранения ресурса надежности их элементов должны решаться на стадии проектирования. Рост потерь пучка на этих установках оказался существенным фактором, ограничивающим повышение интенсивности из пучка (одной из основных характеристик установки), увеличивающим их проектную стоимость и усложняющим эксплуатацию. Поэтому необходим эффективный и достоверный контроль потерь пучка как с целью предупреждения развития аварийной ситуации, так и в диагностических целях для настройки и оптимизации режимов работы устройства. Применение предлагаемого изобретения в системах контроля потерь пучка обеспечит более высокую точность локального контроля потерь и позволит перейти (путем калибровки) от контроля к измерению потерь, что приведет к качественному улучшению и расширению функциональных возможностей систем контроля потерь пучка в диагностическом и технологическом аспектах и поможет в решении возникающих задач.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОТЕРЬ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, содержащее осесимметричный вакуумпровод, радиационный монитор, расположенный на наружной поверхности вакуумпровода, включающий чувствительный элемент и регистрирующую среду, заполняющую чувствительный объем радиационного монитора и контактирующую с его чувствительным элементом, измеритель сигнала радиационного монитора и источник напряжения,гальванически связанные с чувствительным элементом радиационного монитора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, чувствительный объем радиационного монитора имеет симметричное относительно оси вакуумпровода поперечное сечение с наружным размером 0,5 3,0, где поперечный размер вакуумпровода в соответствующем направлении (м) и суммарным азимутальным углом охвата вакуумпровода не менее 180^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1