Устройство для измерения плотности тока заряженных частиц

 

Использование: в технике измерения параметров пучков заряженных частиц. Сущность изобретения: устройство состоит из коллектора заряженных частиц, электрически соединенного с регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки, и экрана из проводящего материала. Экран электрически изолирован от коллектора диэлектриком. Коллектор размещен внутри экрана. Экран электрически соединен с другими регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки. Площади облучаемых торцевых поверхностей экрана и коллектора равны. Входное окно на экране закрыто фольгой, прозрачной для регистрируемых частиц. Величина нагрузочного сопротивления в цепи экрана подбирается таким образом, чтобы обеспечить формирование одинакового потенциала на коллекторе и экране. Устройство позволяет исключить влияние токов утечки и снизить погрешность измерения плотности тока заряженных частиц. 2 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике, конкретно к технике измерения параметров пучков заряженных частиц.

Известны различные типы устройств для измерения потока заряженных частиц, устанавливаемых на пути пучка, основанные на поглощении всего пучка или его части. При этом наиболее распространенным и самым точным прибором, позволяющим производить прямые абсолютные измерения токов пучков заряженных частиц является цилиндр Фарадея [1] В указанном устройстве цилиндр Фарадея используется для определения параметров пучка заряженных частиц. Однако, недостатком этого устройства является необходимость учитывать токи утечки при определении погрешности измерений, сложность их изготовления и большие габариты.

Наиболее близким к предлагаемому является коллектор ионов со смещением [2] содержащий коллектор заряженных частиц (собирающая поверхность), электрически соединенный через цепь смещения с регистрирующим прибором, и заземленного электростатического экрана, непрозрачного для заряженных частиц, с окном для их входа и изолированного от коллектора изолятором. При сравнении с указанным аналогом данное устройство просто в изготовлении, однако при определении погрешности измерений в нем тоже необходимо учитывать токи утечки.

Цель изобретения исключение влияния токов утечки, приводящего к снижению погрешности измерений плотности тока заряженных частиц.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из коллектора заряженных частиц, электрически соединенного с регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки, и экрана из проводящего материала, электрически изолированного от коллектора диэлектриком, коллектор находится внутри экрана, экран электрически соединен с регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки, площади их облучаемых торцевых поверхностей равны, входное окно на экране закрыто фольгой, прозрачной для регистрируемых частиц, величина нагрузочного сопротивления в цепи экрана подбирается таким образом, чтобы обеспечить формирование одинакового потенциала на коллекторе и экране.

Отличительными признаками предлагаемого устройства являются: входное окно на экране закрыто фольгой, прозрачной для регистрируемых частиц; экран электрически соединен с регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки; экран и коллектор имеют одинаковую площадь облучаемых торцевых поверхностей; величина нагрузочного сопротивления в цепи экрана подбирается таким образом, чтобы обеспечить формирование одинакового потенциала на коллекторе и экране.

На фиг. 1 дана схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит коллектор 1 заряженных частиц, помещенный в экран 2 и изолированный от него диэлектриком 3; входное окно экрана закрыто прозрачной для используемых частиц фольгой 4; коллектор и экран электрически соединены с регистрирующими приборами 7, 8 и нагрузочными сопротивлениями 5, 6; пучок заряженных частиц 9; площади сечения облучаемых поверхностей S (коллектора) 10 и S (экрана) 11.

Устройство работает следующим образом.

Часть потока заряженных частиц 9 попадает на коллектор 1, улавливается им и формирует на нагрузочном сопротивлении 5 сигнал, который заключает в себе информацию о временной форме импульса тока заряженных частиц и о величине тока, протекающего через это сопротивление. Полученный сигнал регистрируется прибором 7. Ток через нагрузочное сопротивление, отнесенный к торцевой площади 10 коллектора и к длительности импульса, дает плотность потока частиц, падающих на коллектор. Экран 2 также улавливает определенный заряд частиц, в отличии от аналога и прототипа он не заземляется, а соединен с регистрирующим прибором 8 и нагрузочным сопротивлением 6, аналогично коллектору. Фольга 4, закрывающая входное окно на экране, не поглощает частицы и практически не вносит вклад в формирование сигнала от экрана, поэтому толщину стенок экрана выбирают ориентируясь на то, чтобы торцевая площадь экрана 11, эффективно поглощающего частицы пучка, равнялась бы торцевой площади коллектора, а разница между внутренним диаметром цилиндрической поверхности экрана и диаметром коллектора была минимально возможной. В результате на нагрузочном сопротивлении в цепи экрана, примерно равном нагрузочному сопротивлению в цепи коллектора, формируется сигнал, аналогичный сигналу, регистрируемому с коллектора. Исключение влияния токов утечки с коллектора при определении ошибки измерения достигается конструкцией предлагаемого устройства и за счет формирования одинаковых потенциалов на коллекторе экране путем подбора величины нагрузочного сопротивления в цепи экрана.

Формула изобретения

Устройство для измерения плотности тока заряженных частиц, содержащее коллектор заряженных частиц, электрически соединенный с регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки, и экран из проводящего материала, электрически изолированный от коллектора диэлектриком, коллектор расположен внутри экрана, отличающееся тем, что экран независимо от коллектора электрически соединен с регистрирующим прибором и сопротивлением нагрузки, площади их облучаемых торцевых поверхностей равны, входное окно на экране закрыто фольгой, прозрачной для регистрируемых частиц, величина нагрузочного сопротивления в цепи экрана подбирается так, чтобы обеспечить формирование одинакового потенциала на коллекторе и экране.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2