Устройство для измерения кинетической энергии пучка ионов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

O П И С А Н И Е < >856295

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 29.04.80 (21) 2919766/18-25 (51)М.Кл.з 401 Т 1/29 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.04.82. Бюллетень ¹ 13 (53) УДК 621.387.424 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.04.82 (72) Авторы изобретения

С. Н. Доля и В. П. Токарский

Объединенный институт ядерных исследовани г (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КИ Н ЕТИЧ ЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ ПУЧКА ИОНОВ

Изобретение относится к детекторам элементарных частиц и атомных ядер и может быть использовано в физических лабораториях, занимающихся экспериментальными исследованиями элементарных частиц и атомных ядер.

Известен калориметр, содержащий чувствительный к излучению материал, термически связанный с биметаллической пластиной. За счет различных коэффициентов теплового расширения металлов, составляющих пластину, она при нагревании искривляется и размыкает контакты реле, может оыть соединена со стрелочными приборами и т. д. (1). 15

Недостатками калориметра являются погрешность, связанная с конечной теплоемкостью регистрирующего устройства, и низкая точность измерений.

Известно устройство для измерения кинетической энергии ионов, ускоренных коллективным методом, включающее поглотитель энергии, т. е. набор мишеней для определения энергии ускоренных ионов, необходимых для регистрации пороговых ядерных реакций, и детектор, чувствительный < у-излучению продуктов я ериых реакций, и:пример, GeLi-детектор, фотоэлектронный умножитель со сцинтиллятором. Облучая набор мишеней ионами, по периоду полу- з0 распада идентифицируют пороговую ядерную реакцию и определяют энергию ионов, по известной энергии и сечению реакции рассчитывается ее выход, по которому с учетом геометрического фактора и эффективности регистрации у-квантов определяют число ускоренных ионов 12).

Недостатками этого устройства являются его низкая точность, связанная с погрешностью в определении энергии ускоренных ионов по порогу реакций, присутствием сопутствующих фотоядериых реакций, а также то, что оно ие может быть применено для определения наличия ионов, энергия которых меньше пороговой.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения кинетической энергии п чка

:юнов, включающем поглотитель энергии, поглотитель энергии выполнен в виде сет .. из проволоки, диаметр которой сравним с длиной пробег;.:. онов, и в устро.с .во введен чувствительный омметр, соединенный

- сеткой.

На чертся е приведена схема устройства. Устройство состоит из электронного кольца 1 с ионами, проволочной сетки 2, опорных изоляторов 3, выводов рамки 4, 856295

15 герметичного вакуумного разъема 5, цифрового омметра 6.

Работает устройство следующим образом.

Электронное кольцо 1 с ионами пересе«ает витки проволочной сетки 2, которая намотана на опорные изоляторы, Малая часть ионов при этом поглощается сеткой и выделяет в ней свою кинетическую энергию. Для электронов .кольца сетка практически прозрачна. Выводы рамки 4 через герметичный вакуумный разъем 5 подсоединены к цифровому омметру 6, который регистрирует изменение сопротивления рамки, возникшее из-за нагрева ее ионами.

Пример. Калориметр намотан проволокой из вольфрама диаметром 10 мк и длиной 283 см в виде рамки 13Х13 мм с шагом 10 мк. Начальное его сопротивление равно 2,0823 кОм. Масса рамки 4,3 мг, ее теплоемкость 6 10 " Дж/град. Число ионов азота, ускоренных на один сброс ус.корителя тяжелых ионов, равно 6 10", энергия ионов 2 МэВ/нукл. Рамка перехватывает 0,6Я> от полного числа ионов, поглощенная энергия составляет 1,92 10

Дж, в результате чего она нагревается на

31 . Электроны кольца теряют энергию в 45 раз меньшую. Измеренный коэффициент температурного изменения сопротивления равен 27 1С з град . Таким образом, относительное изменение сопротивлеЛ/( и ия равно / — — uT = 0,085, абсолютное увеличение AR = 176,6 Ом, т. е. эта величина регистрируется цифровыми приборами и мостовыми схемами.

Опытный образец устройства подвергалп экспериментальной проверке на пучке электронов линейного индукционного уско20

40 рптеля ЛИУ-3000. Для визуализации изменения сопротивления рамки через нее пропускали ток / = 1 тА и падение напряжения измерялн осциллографом.

Ускоритель работал с частотой 0,1 Гц, измеренное изменение сопротивления

5Р— =0,1 совпадает с расчетным, R

Предлагаемое устройство обеспечивает измерение энергии уакоренных ионов с высокой точностью. В силу линейности эффек а устройство мало увствптельно «форме распределения пучка, что осооенно важно при запуске и настройке тяжелононных ускорителей. Поскольку измеряется сопротивление рамки, устройство нечувствительно к различного типа наводкам, это полезно при работе ускорителя в импульсном режиме.

Формула изобретения

Устройство для измерения кинетической энергии пучка ионов, включающее поглотитель энергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, поглотитель энергии выполнен в виде сетки из проволоки, диаметр которой сравним с длиной пробега ионов, и в устройство введен чувствительный омметр, соединенный с сеткой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании ¹ 831861, кл. 38(5) В, опублик. 1958.

2. Саранцев В. П., Перельштейн Э. А.

Yîëëåêòèâíoå ускорение ионов электронными кольцами, М., «Атомиздат», 1979, с. 155 (прототип) .

856295

Составитель В. Макаров

Техред И. Заболотнова Корректор H. Осиновская

Редактор Е. Хейфиц

Тии. Харьк. фнл. пред. <Патент»

Заказ 365/275 Изд. И 132 Тираж 719 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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