Способ измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц



Способ измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц

 


Владельцы патента RU 2449317:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный исследовательский Томский политехнический университет (RU)

Изобретение относится к области измерений параметров пучков заряженных частиц в ускорительной технике. Технический результат - повышение точности измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц в процессе ускорения. В способе измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц измерение распределения плотности тока в пучке проводят поэтапно. В пучок вводят зонд на подвесе, перемещают его в пределах пучка, регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом при разных положениях подвеса и по результатам судят о распределении плотности тока в пучке. Затем размер зонда на подвесе уменьшают, вводят зонд уменьшенного размера в пучок и регистрируют результат взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом уменьшенного размера при положениях подвеса и зонда предыдущего размера, сравнивают результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондами и по различию результатов судят о погрешности измерения распределения плотности тока в пучке, причем при различии, большем заданного значения, регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондами все меньших размеров и по ним судят о распределении плотности тока в пучке и его погрешности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерений параметров пучков заряженных частиц в ускорительной технике.

Известны способы измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц, при реализации которых в пучок вводят зонд в виде проволоки, перемещают его в пределах пучка, регистрируют результаты действия частиц пучка на зонд при разных положениях зонда и по этим результатам судят о распределении плотности тока в пучке [1]. При этом получают информацию об интегральном вдоль проволоки-зонда распределении.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц, при реализации которого в пучок вводят зонд на проволоке-подвесе, перемещают его в пределах пучка, регистрируют результаты действия частиц пучка на зонд и проволоку-подвес при разных положениях зонда с проволокой-подвесом и по этим результатам судят о распределении плотности тока в пучке [2]. При достаточно большом соотношении между диаметром зонда и диаметром проволоки-подвеса измерения дают информацию о дифференциальном распределении плотности тока в пучке. Однако ограниченный минимальный диаметр проволоки-подвеса, а значит, и зонда позволяет проводить измерения только в пучках электронов, уже ускоренных до энергий в несколько сотен МэВ.

При измерениях в процессе ускорения электронов точность способа мала из-за возмущающего действия зонда и подвеса на ускоряемый пучок.

Целью изобретения является повышение точности измерений распределения плотности тока заряженных частиц в пучке в процессе ускорения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц, заключающемся в том, что в пучок вводят зонд на подвесе, перемещают его в пределах пучка, регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом при разных положениях подвеса и по результатам судят о распределении плотности тока в пучке, на подвесе в пучок вводят зонд уменьшенного размера и регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом уменьшенного размера при положениях подвеса и зонда предыдущего размера, сравнивают результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесами и зондами и по различию результатов судят о погрешности измерения распределения плотности тока в пучке, причем при различии, большем заданного значения, регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесами и зондами все меньших размеров и по ним судят о распределении плотности тока в пучке и его погрешности. Вводят в пучок подвес без зонда, регистрируют результат взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом при предыдущих положениях подвеса с зондом и по различию между результатами взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом и только с подвесом судят о распределении плотности тока в пучке. Подвес выполнен в виде отдельного углеродного волокна.

Малая толщина отдельного углеродного волокна (около 6-7 мкм) позволяет выполнить зонд размером до 10 мкм. Такой небольшой размер зонда, а также малая толщина углеродного волокна, малый атомный номер (z=6) и малая плотность (примерно 1,8 г·см-3) материала волокна обеспечивают малое возмущающее воздействие подвеса и зонда на электронный пучок даже при малых энергиях электронов, что позволяет измерять распределения плотности тока в пучке в процессе ускорения. Высокая температурная стойкость углеродного волокна в условиях высокого вакуума и выполнение зонда из материала с высокой температурой плавления позволяют проводить измерения при достаточно больших плотностях тока в пучке, при которых температура зонда еще не достигает температуры плавления материала зонда за счет теплоотдачи излучением. При этом предпочтителен материал с более низким атомным номером ввиду меньшего возмущающего действия на пучок, например медь, хром, молибден, титан, бериллий. Этим исключается искажение результатов измерения распределения плотности тока в пучке возмущающим действием зонда и подвеса на пучок.

На фиг. показано устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит зонд 1, подвес 2 из отдельного углеродного волокна толщиной, например, 6-7 мкм, закрепленный на держателе 3, ускорительную камеру 4, расположенную в межполюсном пространстве, например, бетатрона. Против измерительного патрубка 5 с окном 6 расположен детектор 7, например, сцинтилляционный.

Способ, например, осуществляют следующим образом (фиг.).

Устанавливают зонд 1, например, в виде медного шара размером r1=100 мкм на подвес 2. Вводят держатель 3 с подвесом 2 и зондом 1 в ускорительную камеру 4, в процессе работы ускорителя перемещают держатель 3 с подвесом 2 и зондом 1 в пучке и детектором 7 регистрируют через окно 6 патрубка 5 ускорительной камеры 4 результаты взаимодействия заряженных частиц пучка, например электронов, с зондом 1 и подвесом 2 в виде рассеянных подвесом 2 и зондом 1 и вышедших из процесса ускорения электронов пучка и возникающего при взаимодействии электронов пучка с материалом подвеса 2 и зонда 1 фотонного излучения в течение цикла ускорения при перемещении подвеса 2 и зонда 1, например, в нормальной к равновесной орбите плоскости в декартовой системе координат.

Усредняют по n циклам ускорения и получают зависимость

где Xi, Yi - координаты i-того положения подвеса в ускорительной камере; Tm - m-й интервал времени от начала цикла ускорения; rk - размер k-го шарообразного зонда (k=1, 2, 3, …), n - количество циклов ускорения.

Функцию <F1(Xi,Yi,Tm,r1)> принимают за распределение плотности тока в пучке в момент времени Tm от начала цикла ускорения при использовании зонда размером r1.

При необходимости оценки точности распределения плотности тока в пучке уменьшают размер зонда, например, химическим травлением до размера r2<r1, проводят измерения, аналогичные измерениям с предыдущим зондом, и получают функцию <F2>=<F2(Xi,Yi,Tm,r2)>. Сравнивают <F2> и <F1> в нормированном виде, и если различие между ними не превосходит заданную величину, то <F2> принимают за распределение плотности тока в пучке в момент времени Tm от начала цикла ускорения.

Если различие превосходит заданную величину, то уменьшают размер зонда до r3<r2, получают <F3>, сравнивают <F3> и <F2> в нормированном виде, и если различие между ними не превосходит заданную величину, то <F3> принимают за распределение плотности тока в пучке в момент времени Tm от начала цикла ускорения. Если различие превосходит заданную величину, то продолжают до получения удовлетворительного различия между <Fk-1> и <Fk>, которое соответствует требуемой точности, и <Fk> принимают за распределение плотности тока в пучке.

При малых размерах зонда, когда вклад подвеса в результат взаимодействия заряженных частиц пучка с зондом и подвесом сравним с вкладом зонда, точность измерения распределения плотности тока в пучке повышается путем исключения вклада подвеса. Для этого полностью стравливают зонд, проводят измерения, аналогичные измерениям с предыдущим зондом, имеющим размер rk, и получают зависимость <F0>=<F0(Xi,Yi,Tm,0)>, а в качестве меры плотности тока в пучке используют ΔF(Xi,Yi,Tm)=<Fk(Xi,Yi,Tm,rk>-<F0(Xi,Yi,Tm,0> в предположении аддитивности вкладов подвеса и зонда в результат взаимодействия заряженных частиц пучка с зондом и подвесом для данного ускорителя.

В итоге получают распределения плотности тока в пучке в разные моменты времени Tm цикла ускорения с необходимой точностью, которая обеспечивается малым возмущающим воздействием зонда на подвесе из отдельного углеродного волокна на пучок.

Источники информации

1. Москалев В.А., Шестаков В.Г. Контроль и измерение параметров пучков заряженных частиц. М.: Атомиздат, 1973, с.52.

2. Москалев В.А., Сергеев Г.И., Шестаков В.Г. Измерение параметров пучков заряженных частиц. М.: Атомиздат, 1980, с.103-105.

1. Способ измерения распределения плотности тока в пучке заряженных частиц, заключающийся в том, что в пучок вводят зонд на подвесе, перемещают его в пределах пучка, регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом при разных положениях подвеса и по результатам судят о распределении плотности тока в пучке, отличающийся тем, что на подвесе в пучок вводят зонд уменьшенного размера и регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом уменьшенного размера при положениях подвеса и зонда предыдущего размера, сравнивают результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесами и зондами и по различию результатов судят о погрешности измерения распределения плотности тока в пучке, причем при различии, большем заданного значения, регистрируют результаты взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесами и зондами все меньших размеров и по ним судят о распределении плотности тока в пучке и его погрешности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят в пучок подвес, регистрируют результат взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом при предыдущих положениях подвеса с зондом и по различию между результатами взаимодействия заряженных частиц пучка с подвесом и зондом и только с подвесом судят о распределении плотности тока в пучке.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвес выполнен в виде отдельного углеродного волокна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к детектору излучения (200), в частности детектору рентгеновского излучения, который содержит, по меньшей мере, один чувствительный слой (212) для конверсии падающих фотонов (X) в электрические сигналы.

Изобретение относится к системе визуализации, способу визуализации и компьютерной программе для визуализации объекта. .

Изобретение относится к позитронной эмиссионной томографии (PET), в частности к обнаружению совпадающих событий в процессе времяпролетной (TOF) PHT. .

Изобретение относится к средствам для детектирования ионизирующего излучения, а именно к конструкции детектирующего узла для получения распределения интенсивности принимаемого ионизирующего излучения по пространственной или угловой координате.

Изобретение относится к позитронной визуализации и, в частности, к времяпролетной (TOF) позитронно-эмиссионной томографии (PET). .

Изобретение относится к дискретизации данных, назначению временных меток и связанным областям техники. .

Изобретение относится к области спектральной компьютерной томографии (СТ). .

Изобретение относится к области обработки позитронных изображений и, более конкретно, к реконструкции данных режима списка, полученных в позитронно-эмиссионной томографии (PET).

Изобретение относится к области обеспечения защиты войск, действующих в условиях воздействия радиационных поражающих факторов

Изобретение относится к области регистрации радиоактивного излучения в присутствии интенсивного мешающего излучения

Изобретение относится к устройству получения рентгеновских изображений и способу получения рентгеновских изображений

Изобретение относится к области техники детекторов излучения и, в частности, к детектору излучения, который содержит сцинтиллятор

Изобретение относится к детектору излучений и способу изготовления детектора излучений. Детектор излучений (10), содержащий массив пикселей (1), в котором каждый пиксель (1) содержит конверсионный слой из полупроводникового материала (4) для преобразования падающего излучения в электрические сигналы и в котором каждый пиксель (1) окружен канавкой (3), которая, по меньшей мере, частично заполнена барьерным материалом, который поглощает, по меньшей мере, часть фотонов, генерируемых падающим излучением, причем коэффициент заполнения канавки (3) барьерным материалом программируемо изменяется поперек детектора (10). Технический результат - снижение перекрестных наводок между детекторами излучений и пикселями каждого детектора излучений. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам диагностики нейродегенеративных заболеваний. Установка содержит модуль получения изображений, получающий визуальные данные о состоянии головного мозга пациента, и анализатор изображений, выполненный с возможностью определения на основании визуальных данных с использованием вероятностной маски для определения исследуемых областей на изображении, заданном визуальными данными, количественного показателя, указывающего на степень развития нейродегенеративной болезни мозга пациента. Способ клинической оценки включает этапы получения визуальных данных и их анализа для определения количественного показателя, который позволяет оценить степень развития нейродегенеративной болезни мозга пациента с использованием вероятностной маски. Носитель компьютерного программного продукта содержит компьютерную программу, настройки устройства обработки данных для выполнения им по меньшей мере одного из этапов способа. Изобретение облегчает раннюю диагностику и контроль нейродегенеративных заболеваний, например болезни Альцгеймера. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование: в способе обнаружения объектов ядерных технологий радиозондированием. Сущность: в способе обнаружения объектов ядерных технологий радиозондированием, включающем регистрацию излучения, измерение превышения регистрируемого излучения над фоном и выдачу сигнала о наличии объекта, производят радиочастотное сканирование окрестности наблюдаемого объекта, фиксируют техническими средствами наличие отраженного сигнала на частоте сканирования, измеряют его величину, определяют максимальное значение от частоты и при его превышении над фоном принимают решение о принадлежности наблюдаемого объекта к объектам ядерных технологий. Технический результат: повышение дальности обнаружения ОЯТ, повышение скрытности и независимость применения средств обнаружения, сокращение времени поиска.

Изобретение относится к комбинации отсеивающего растра, катода и держателя для детектора фотонов, используемого при получении изображений в спектральной компьютерной томографии. Детектор фотонов содержит катод, имеющий, по меньшей мере, одну проходящую наружу пластину и, по меньшей мере, одну пластину основания, подложку, имеющую, по меньшей мере, один анод, и материал преобразователя, например теллурид кадмия-цинка (CZT) или теллурид кадмия. По меньшей мере, одна проходящая наружу пластина катода может проходить выше других элементов детектора, чтобы служить в качестве отсеивающего растра для детектора. Кроме того, по меньшей мере, одна проходящая наружу пластина катода может проходить ниже других элементов детектора и быть прикрепленной к упомянутой, по меньшей мере, одной пластине основания детектора. Материал преобразователя может быть прикреплен, по меньшей мере, к одной стороне упомянутой, по меньшей мере, одной проходящей наружу пластины катода. Технический результат - повышение устойчивости конструкции системы. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для формирования рентгеновского изображения. Сущность заключается в том, что устройство формирования рентгеновского изображения содержит разделяющий элемент, выполненный с возможностью пространственного разделения рентгеновского излучения, излучаемого из источника рентгеновского излучения, сцинтиллятор, выполненный с возможностью излучения света, когда разделенный пучок рентгеновского излучения, разделенный на разделяющем элементе, падает на сцинтиллятор, блок ограничения светопропускания, выполненный с возможностью ограничения степени пропускания света, излучаемого сцинтиллятором, и множество световых детекторов, каждый из которых выполнен с возможностью детектирования количества света, прошедшего через блок ограничения светопропускания, причем блок ограничения светопропускания выполнен так, что интенсивность света, детектируемая на каждом из световых детекторов, изменяется в соответствии с изменением позиции падения пучка рентгеновского излучения. Технический результат: обеспечение возможности получения дифференциального фазоконтрастного изображения объекта без использования экранирующей маски для рентгеновского излучения. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области проведения испытаний дозиметрических приборов по определению энергетической зависимости чувствительности при измерениях мощности дозы (дозы) гамма-излучения. Для получения гамма-излучения с энергиями в актуальном диапазоне величин предложено использовать комптоновское рассеяние на металлическом экране узкого пучка моноэнергетических гамма-квантов одного радионуклидного источника. Наибольший выход рассеянных гамма-квантов в области низких энергий достигается за счет использования экрана из легких металлов. Получение пучка, содержащего гамма-кванты практически одинаковой энергии, отличной от энергии первичного излучения, осуществляется за счет применения коллиматора. Изменение энергии гамма-квантов в пучке достигается за счет изменения положения коллиматора относительно рассеивающего экрана. При проведении измерений осуществляется аттестация контрольных точек как по энергиям гамма-излучения с использованием спектрометра, так и по мощности дозы с использованием образцового измерителя мощности дозы гамма-излучения. Предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность определения энергетической зависимости чувствительности и снизить стоимость необходимого для проведения испытаний оборудования и материалов. Следствием этого является повышение достоверности результатов контроля радиационной обстановки и обоснованности принимаемых решений по обеспечению радиационной безопасности. 3 ил.
Наверх