Устройство для измерения эмиттанса пучка заряженных частиц

 

CoIo3 Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К AITQPCNQAAY СВИДИТИДЬС7ВУ (6I) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 04.10.76 (21) 2409995t 18 — 25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.06.78. Бюллетень № 22

<и1 ьцэ19

Я (51) М. Кл.

Н 05 Н 7/00

Государственный комнтет

Соввтв Мнннотров СССР оо делам нэооретвннй н открытий (53) УДК

621. 384.6 т 088.8) (45) Дата опубликования описания 12.05.78 (72) Автор изобретения

Л. М. Сороко (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭМИТТАНСА

ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для измерения параметров пучков ускоренных частиц, в частности для измерения эмиттанса.

Известно устройство для эмиттанса лучка ускоренных ионов, содержащее пространственноугловой сепаратор, выполненный в виде набора параллельно расположенных каналов пропускания, длина которых значительно превышает их диаметр, систему регистрации, расположенную на Bb>ходе сепаратора, и систему взаимного перемещения пучка заряженных частиц относительно cenapampa (1).

Недостатком этого устройства является необходимость в многоканальной системе регистрации, что усложняет конструкцию устройства и приводит к нежелательному увеличению электронного оборудования и повышенному требованию к его идентичности.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для измерения эмиттанса пучка заряженных частиц, содержащее соосно расположенные на пути пучка две неподвижные диафрагмы с отверстиями пропускания пучка, систему сканирования пучка в виде подвижных шторок, расположенных на плоскостях диафрагм и снабженных механизмами пос-;упательного перемещения шторок в плоскости диафрагм, и цилиндр Фарадея, выход

5 которого подключен к схеме регистрации (2), Недостаток известных систем измерения эмиттанса пучка ионов состоит в том, что система сканирования пучка ионов, содержащая шторки с узкими шелями, обладает низким значением коэф1р фиииента использования пучка. В цилиндр Фарадея попадает всего лишь небольшая часть полного тока. Этот недостаток ощущается в двух следующих случаях: пучок ионов имеет низкую интенсивность, тогда весь цикл измерения эмиттанса пучка занимает большое время, а постоянное излученйе или недостаточная точность прибора снижает точность измерений; внутри фазовой плотности пучка ионов имер11 ют место вариации, которые не изменяют полную интенсивность пучка ионов и не могут быть устране.ты при помощи извеспюй системы измерений.

Для повышения точности и сокращения времени измерений в предлагаемом устройстве обе шторки имеют по несколько сквозных прорезей

611319 так, что число пропускающих и поглошающих участков равно 2N у шторки первой диафрагмы и 2(2N-1) — у второй, взаимное расположение прорезей в шторках одинаковое для обеих што. рок и подчинено закону псевдослучайного кодирования при длине последовательности, равной N, при этом ширина отверстия для пропускания пуч. ка в первой диафрагме равна Nd>, а во второй (2N — l)dq, где d — ширина отдельной прорези в первой шторке, а dq — во второй, причем N p удовлетворяет соотношению N=2 — 1, где n — целое число.

На чертеже показано предлагаемое устройство (для упрощения и наглядности даны толь. ко две подвижные шторки вместо четырех, требующихся в общем случае).

Измеритель эмиттанса пучка ионов, располагаемый в вакуумном объеме, содержит два экрана с неподвижными диафрагмами 1 н 2. Подвижные шторки, каждая со своей системой вырезов 3 20 и 4 расположены непосредственно перед диафрагмами. При этом в апертуре неподвижного окна 1 умещается N элементов, а в апертуре неподвижного окна 2 умещается (2N-1) элементов. Чем больше расходимость пучка, тем больше различие 25 между линейными размерами апертур неподвижных окон. Цилиндр Фарадея 5 располагается на оси пучка и имеет такие размеры, что захватывает весь пучок ионов, прошедпий через открытые окна. 30

Измеритель эмиттанса пучка ионов содержит также систему поступательного перемещения шторок с шагом, равным ширине одного выреза, дат чики положения подвижных шторок, а также аналого-цифровой преобразователь, которые на чер- 55 теже не показаны.

Измеритель эмиттанса пучка ионов работает следующим образом.

После установки цилиндра Фарадея 5 в положение, в котором он захватывает весь пучок ионов, вводят подвижные шторки. Последовательно перо. мешая подвижные шторки, производят замеры тока пучка, прошедшего через заданную конфигурацию шторок; В общем случае цикл включает N различных положений подвижной шторки. в первой плоскости и (2N — 1) положений подвижной шторки во второй плоскости. После этого процесс измерений может быть либо прекращен, либо повторен заново, для чего каждую шторку возвращают в ее исходное положение.

Полное число искомых параметров эмиттанса пучка равно N, а полное число возможных измерений равно N(2N-I), т.е. намного больше. Из совокупности 2N -N измерений выбирают такие N

55 измерений, которые обрабатываются на ЭВМ наиболее простым алгоритмом. Можно показать, что время измерения .эмнттанса пучка ионов при эаданной точности измеоеннй и прочих равных-условиях сокращается в К= +-, раз по сравнению с известной системой.

Для N = 3 этот коэффициент равен 1, Однако по мере увеличения N фактор преимущества возрастает, и при и 31 при измерении четырехмерной фазовой плотности пучка коэффициент выигрьпиа во времени измерений равен К =64.

Вторым преимуществом предлагаемого измерителя эмиттанса пучка ионов является то, что эффект дрейфа параметров эмиттанса пучков ионов, не изменяющий полной интенсивности пу ка, приводит к меньшему разбросу измерений, чем тот, который имеет место в известной системе измерения эмиттанса пучка. Коэффициент выигрыша пропорционален Ч для каждой пространственной координаты, При измерении четырехмерной фазовой плотности для N = 31 достигается фактор ослабления эффекта дрейфа эмиттанса пучков ионов, равный

0Е е-. (Я ) а Sa .

Формула изобретения

Устройство для измерения эмиттанса пучка заряженных частиц, содержащее соосно расположенные на пути пучка две неподвижные диафрагмы с отверстиями для пропускания пучка, систему сканирования пучка, выполненную в виде подвижных шторок, расположенных на плоскостях диафрагм и снабженных механизмами поступательного перь мещения шторок в плоскости диафрагм, и цилиндр Фарадея, выход которого подключен к схеме регистрации, о тли ча ющ ее ся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерений, обе шторки имеют по несколько сквозных прорезей так, что число пропускающих и поглощающих участков равно 2N у шторки первой диафрагмы и 2(2N — 1) — у второй, взаимное расположение прорезей в шторках одинаково для обеих шторок и подчинено закону псевдослучайного кодирования при длине последовательности, равной N, при этом ширина отверстия для пропускания пучка в первой диафрагме равна Nd, а во второй (2N — 1)dq, где 4 — ширина отдельной прорези в первой шторке à dq— ширина отдельной прорези во второй шторке, причем N удовлетворяет соотношению ¹2 — 1

tf где п — целое число.

Источники иифорьации, принятые во внимание при экспертизе: .

1. Авторское свидетельство СССР У 405185, кл, Н 05 Н 7/00, 1971.

2. Баталии В. А. и др. Устройство.для измерения эм ипанса пучка ускоренных ионов. ИТЭФ, М,, препринт 1973.

611319

Составитель Е Громов

Техред К. Гаврон

Редактор Л. Батанова

Корректор С. Патрун ва

Закаэ 3172/46

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Тираж 992 Подпиаюе

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам нэобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5