Способ определения спектральной плотности потока синхротронного излучения

 

О Л И С А Н И Е ()8ll968

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Севе Севетскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.68.79 (21) 2807561/18-25 (51)М.Кл.а G 01 J5/36 с присоединением заявки— (23) Приоритет— гасударственный кемитет

СССР пе лелам изобретений л еткрмтий (43) Опубликовано 07.02.82. Бюллетень № 5 (53) УДК 535.243.2 (088.8) (45) Дата опубл икован ия аписа,ния 07.02.82 (72) Авторы изобретения К. А. Беловиицев; С. В. Бобашев и А. В. Калинин „ !

Ъ (71) Заявитель Ордена Ленина Физический институт им. П. Н. Лебедева

t (54) СПОСОБ ОП РЕДЕЛ ЕНИЯ

СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА

СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение ютносится к слектрофотоиетри и, в частности:к области абсолюпного измерения спектральной Интенсивности вакуумного ультрафиолетювого излучения.

Изобретение может быть использовано для измерений абсолютных,значений спектральных характеристик приборов в вакуумной ультрафиолетовой (ВУФ) области спектра.

Известен способ измерения спеквраль- III ной,плотности потока си нхроннаго кзлучения (СИ) с помощью калоримегрических п.риемни,ков (1).

Недостатком способа, основанного на применении калориметричесиого приемника 15

ВУФ излученная, является его невысокая чувствительность,и связанная с этим большая (=25%) погрешность измерений, кроме того, калорнметрический приемник является непрозрачным детектором, а значит, 20 одновременное .измерение спектральной плотности потока СИ и использование этого потока в физических экспериментах невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения спектральной плотности потока синхротронного излучения (2), включающий измереине энергии движения н амплитуд zoлебаний электронов ускорителя, а также @ тока электронов ускорителя mo ннтенсивпости СИ в,выбранном спектральном диапазоне. По энергии движения и амплитудам колебаний электронов ускорителя вычисляепся относительное распределен не СИ по .спектру, при этом задача оп ределения спектральной плотности потока СИ сводится,к нахождению значения тока излучающих электронов в той части их ор биты, откуда выводится исследуемый поток СИ. Значения тока излучающих электронов .находятся по интенсивности оптического СИ, предварительно монохроматизированного в специальном приборе —,кюмпараторе, служащем дланя сравнения интенсивности СИ с интенсивностью эталонного .источника. Для выполнения последней операции неацходимю учесть .и скомпенсировать в соответствукнщих устройствах различие лоляриза1ционных свойств СИ и эталонного излучения.

Поток СИ H. GoTDK IH3JI eHH5I QT эталоиного

HIcToчника имеют одинаковые апертуры.

Недостатком ухазанного способа является то обстоятельство, что вследствие непрозрачности компаратора для СИ использовать в физических экспериментах приходится поток из участка орбиты, соседнего тому, для которого прокзводится измерение така. Поскольку р а определение электронов и их скоростей по поперечному ее811968 чению орбиты, неоднородно, То ра(венство а)пертур потоио(в из соседних участков орбиты (не является достаточным условием для равенства их спектраль(ной плотности. Таким образом, использование .нелрозрачного компаратора (приводит к дс(полнительной попрешноспи в определении спектральной плотносги потока СИ, (связанной с различием энергетических и угловых характвристик (IIOTGIpo!B СИ из разных участиов орбиты электронов. KipoMe того, входные элементы .ком(параторов искажают (полярнза1I)HoiHHbIp характеристики потока СИ, используемого для физи)ческих экспериментов.

Измерения по этому способу требуют использования ряда специальных (приборов— ком(паратора, эталонного, источника (авета, поля)ризатора, а также )серии предварительных калибровюк, Целью (изобретения является повьыпение точности и упрощение процедуры измерений.

Поставленная цель достигается тем, что поток СИ пропускают сквозь прозрачный фотоионизациюнный детектор, запол(ненный гелием, измеряют ток фотоионизации и дав.лен ие гелия в нем..и находят величину тока электронов ускорителя но (формуле

z Л . г Г где 1+ — ток фотоионизации;

i — ток электронов ускорителя; и — плотность гелия |в фотоионизационной камере;

Ь длина электродов фотоионизационной казимеры;

Уо(Л) — спектральное рас(пределение (потока фотонов, излучае)мых единичным током электронов ускю(рителя, рассчитываемое (пю значениям энер)г)ии электронов и.ам)плитуд их колебаний. о,(Л) — спектральная зависимость сечения (фотоионизации атомов

)гелия z-й кра пности, (найденная заранее;

) Л,„ — коротковолновая спектра СИ;

Ло, — пороговая длина фотоионезации гелия z-й кратности, а по току электронов — спектральную плотность потока СИ.

Точность определения значения тока излучающих электронов юграничена в основном погрешностью нахождения сечен(ия о, и в настоящее:время может быть сделана не хуже 3 — 4%. )Фо)р(мула (1) всть следствие закона Бугера-Лам(берта-Вера для инертных газов: где У(Л) и Мо(Л) вЂ,соответственно спектральные )плотност(и:выходящегo и входящего в иониза)циовную камеру с длиной электродов L потока(фотонов; и — плотность,газа в ионизационной камере; о. (Л) — сечение фотоионизации газа.

Тогда числю (поглощенных )фотонов составит величину

AN=No — N=Np(1 — е """) Разлагая экспоненты в,ряд и отбрасы:вая все члены,,кроме нулевото (H первого порядка, (получим: AN NpeLa (Л) .

Известно, что для фотонов с длиной волны, меньшей длины волны порога z:кратной фотоионизации, о(Л) = «) oz(Õ).

Полное число .зарядов, образованных в процессе фото иониза(цйи всех (возможных кратно)стей потокюм (фотонов с длинной,волныЛ

I+ = " z N„

25 где AN, = Иоп1 о, (Л) .

Учитывая, что спектральное распределе.HiHB .величины Np(Л) длЯ синхРотРо)нного излфения одного электрона известию из

g0 теории, а (поток излучения всех ускоренных электронов можно выразить через iNp(3,), следует записать

),à

; я

1г =i(n L gг5 N(i)o(l)dl, /. еГ где интегралы берутся (ио всему спектру синхронно)го излучения ют его коротковолновой граиицы Л„г дю длины волны )по40 po(ra z-кратной фотоионизацни Ла,.

Отсюда

Лгг а(г j

Z А

КГ

Изобретение поясняется чертежам, на котором 1 — спектральное (распределение

50 мощности СИ для единичного тока электро)нов, 2 — сечение фотоиоиизации гелия, предлагаемый опо(соб состоит в определении спектрального распределения мощности потока СИ для единичного тока из55 лучающих электронов по значениям энергии движения .и .,амплитуд колебаний,,измерении тока фото(июнизации )H давления гелия в фотюиониза)ционной камере с лропущенным ск)возь;нее интегральным )потоко)м СИ, 60 нахождении по,измеренным значениям тока фотюиониза)ции и давления гелия величины тока излучающих MIGKTpQHOB ускорителя для того участка орбиты, который соответствует исследуемому потоку СИ, н на811968 CH для любой длины, волны iB исследуемом

ВУФ диапазоне. Фотоионизация гелия происходит,(начио ная,с длин волн фотонов Х=503А, причем порот двойной фотоионизации приходится о на длину эолны 1=157 А. Варыируя энер- гию ускорителя, .MOQE(Ho сдвигать «жесткую» границу СИ так, чтобы уменьшить, а (в некоторых случаях исключить совсем вклад двойной фотоионизации, для упрощения вычислений.

Использование данного способа позво. ляет исключ(ить и сточиики погрешности, связанные с различием характеристик пото,ков СИ, из,разных уча(стков ор,бит электронов; использовать в физических экспе;риментах потоки СИ с измеренной спектральной плот(постыл и неискаженной элементами еомпаратора степенью поляризации; производить измерения без специальных спектральных ноляризационных и эталонных приборов без предварительных калибровочных операций.

Формула изобретения

Способ определения .спектральной (плотности потока оннхротронного (излучения (СИ), включающий измерение энергии движения и амплитуд колебаний электронов ускорителя, а также тока электронюв уско,рителя, по,интенсивнюсти СИ в выбранном спектральном диапазоне, отл(ич аю щи йс я тем, что, с целью аювышения точности (и упрощения процедуры измерений, поток СИ пропускают сквозь прозрачный фотоиоаи,зационный детектор, .заполненный гелием, .измеряют ток фотоиониза ции и давлеыие гелия в нем и иаходят величину тока электронов ускорителя по формуле лв

Е (=/+,<П(, г g Мо(Л) а,())ЙЛ, (1 г где g+ — ток фютоиониза(ции;

i — ток излучающих электронов; п — плотность атомов гелия в (фотоl6 ионизациюннюй иа(мере;

L — длвна электродов фютоионызациониой камеры;

N(I (х) — спектральное расцределение потока СИ лри еди(нлчном то15 ке электронов ускорителя; о, (Х) — спект(ральная зависимость сечения (фотоионизацки атОмов гелия z-й кра пности;

Х,„— коротковолновая граница

20 спект,ра СИ;

Ха, — пороговая длина волны фотоиоиизации гелия z-й. кратностии, а по току электронов — спектральную плотность потока СИ.

Источники информации, принятые во в(нимание при экспертизе:

1. Воробьев А. А., Диденко А. Н, и др.

ЗО Измерение параметров электронного пучка в цилиндрических ускорителях ао синхротронному излучению; Тю(мск, Ц(реп(рант То)мского политехнического института, № 137, 1972. .2. Великанов С. П., Квочка .В, И и др.

Измерительная установка (для воспроизведения и передачи . единицы спектральной плотности энергетической яркости в области вакуумного ультрафиолета. Измери40 тельная техиика, № 9, 1976, с. 34 (прототип).

811968

Яотпн. ед.

Составитель Л. Латыев

Техред Л. Куклина

Корректор С. Файн

Редактор И. Гохфельд

Тин. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 21/31 Изд. № 165 Тираж 882 Подписное

НПО «Поиск» Гоеударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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