Патент ссср 158959

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

OHNCAHNE

ИЗОБ РЕТЕНИ.Я

K АВТОРСКОМУ СВИЬКТЕЛЬСП!У

Ло 1Оо9О9 асс 21g, 181, ПК G21

Заявлено 03.1.1963 (¹ 812093/26-24) ГОСУДАРСТВЕННЫИ

КОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ

ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИИ

СССР

Опубликовано 1963. Б(оллетень № 23

Подписная группа Л8 97

Н. И. Веников

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИОНОВ, УСКОРЕННЫХ

В ЦИКЛОТРОНЕ

2У

= an — n+ SL а

Известны способы определения энергии ионов, ускоренных в циклотроне, по известному полю на выпускном радиусе циклотрона, по пробегу ионов в веществе, по времени пролета ионами известного расстояния, по отклонению ионов калиброванным магнитным полем, с помощью полупроводниковых датчиков, с применением известных ядерных реакций.

Предложенный способ позволяет измерять средшою энергию ионов со значительно большей точностью, чем любой из известных способов, а также дает возможность измерять с большой точностью распределение ионов по энергиям в пучке.

Сущность способа заключается в том, что производят регистрацию нейтральных атомов, образовавшихся в результате рекомбинации ионов в пучке электронов с известной энергией, при изменении энергии пучка электронов, затем строят кривую зависимости между количеством образовавшихся нейтральных атомов и энергией электронного пучка. По максимуму этой кривой определяют среднюю энергию пучка ионов, а по форме кривой — распределение ионов по энергиям в пучке.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предложенного способа.

Пучок ионов из циклотрона по ионопроводу 1 проходит в поле поворотного магнита 2 и, в результате поворота, попадает на мишень 3. В этот же ионопровод из электронной пушки 4 с помощью электромагнита 5 направляется пучок электронов с энергией eU. Ha участке ионопровода 1 длиной L по направлению к магниту 2 . 1етят и электроны и ионы, в результате чего имеется некоторая вероятность образования нейтральных атомов, зависящая от относительной скорости электронов и ионов. В поле магнита 2 электроны, ионы н нейтральные атомы разделяются. Ионы попадают на мишень 8, а нейтральные атомы, не изменяя направления, на детектор 6 и регистрируются радиотехническим устройством 7.

Количество актов рекомбинации в единице объема в единицу времени равно:

an — =o.n — n+ где z= U V т, Ъ (Е1

1 и и n+ — соответственно число электронов н ионов в единице объема в момент времени (;

u — ; v — относительная скорость электрона н иона: Р

1 полное сечение захвата электрона.

Полное число нейтральных атомов Л1, образовавшихся в пучке с площадью поперечного сечения S на длине L в единицу времени, будет равно:

М> 158959 при > словии, что плотность электронов и ионов в пучке не меняется вдоль направлс1ия их движения по всей длине L.

Поскольку ток пучка в циклотропе IIiiccT естествеш1уlo модуляцию, То под л понимается усредненное значение, т. е. т и = — I! и (ti st, 1

Т о где Т вЂ” период естественной модуляци!1.

ПpH t>а00Tс 11H Ic.tiOTр011 1 110з;i10>!cell ф011 у-, I,.— чей и нейтронов, поэтому схема IIatiicpcilII» до I>IcIIa быть пороговой.

Для коэффициента рекомбинации по ix tie! 0 следующее выра>кение:

1,7 . 10

ЛИр где ЛЕр — энергия иона, соответствующая разности скоростей иона и электрона.

Процесс измерения средней энергии пучка ионов и распределения пх по энерп1ям заключается в следующем.

При I!3;I!It!I!I! НО!11!Ого и i 1к11 1 1 а >11!1!!сll I! в ионопровод 1 электронной пушки 4 с помощью электромагнита 5 направляется пучок электронов с энергией eU, причем для уме»ьшспия времени измерения энергия eL уст!1павливается близкой к величине е!/ = — Ep, " Р где Ер .... — ожидаемая энергия ионов.

Для облегчения нацеливания служат дистанционно управляемые заслонки Ь и 9, с помощью которых производится измерение сначала ионного, затем электронного тока.

Детектор 6 и радиотехническое устройство 7 производят регистрацшо нейтральных атомов, образовавшихся в ионопроводе 1, при изменении энергии eU электронов; строится соответствующая зависимость количества нейтральных атомов от энергии электронов.

Напря>кение па электронной пушкс можно стабилизировать и измерять с очень большой (. 0>01% ) . С 3TOII же TOч110сть10 будет измеряться и энергия ионов.

Максимуму распределения — = f(eU) соответствует средняя энергия ионов, согласно соотношению !!!с тр где — — отношение массы иона к массе ие электрона, известное с оольшой точностью.

По !рорме кривой

= /(eU), м 11!тыва!1 Зависн !ость

1,7 10 определяется распределение ионов по з1«ргиям в пучке.

Для того, чтобы кулоновское взаимодействие не оказывало большого влияния на расходимос1ь пучка электронов, его удерживают окопo осп ионопровода 1 продольным магнитным полем, которое создается током, протекающим по соленоиду 10 намотшшому вокруг ионопровода 1. Величина поля, требуемая для удср>ка!1пя пучка электронов по всей длине с круглым сечением радиуса г (!!.11), равна

46,5 1 г(, глс 1(«a) — ток электронов, U(rco) — потенциал электронной пуши;, 1" (3) — поле соленоида.

Способ дас-. возможность постоянно контролировать знергп1о ионов и форму энергетического разброса !3 ионном пучке в процессе зкспсрпмецтов на ускорителе.

Предмет изобретения

Способ измерения энергии ионов, ускорен11ы.. в циклотропс, отл и ч а ю щий ся тем, что, с целью повышения точности определения энергии, производят регистрацию нейтральных атомов, образовавшихся в результате рекомбинации ионов в пучке электронов с известпой энергией, при изменении энергии пучка электронов, затем строят кривую зависимости между количеством образовавшихся нейтральных атомоь и энергией электронного пучка и по максимуму этой кривой определяют средпюк знсргшо пучка ионов, а по форме кривой определяют распрсде lclllic ионов по энергиям в пучке. № 158959

Составитель Горчакова

Р едактор Кутафина Техред Л. К. Ткаченко Корректор Н. В. Гераськина

Г!одп. к печ. 10!Х вЂ” 63 г. Формат бум. 60 i 90 i> Объем 0,35 изд. л.

Заказ 3064j17

ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2