Устройство для определения поперечной координаты пучка заряженных частиц

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ КООРДИНАТЫ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее датчик положения пучка, выполненный в виде двух-пластинчатого пикап-электрода, и схему регистрации, содержащую усилители, схему вычитания, амплитудные детекторы, отличающее ся тем, что, с целью упрощения схемы регистрации, параллельно пластинам подключены варикапы, обе пластины пикапэлектрода соединены через амплитудные детекторы и усилители со схемой вычитания, выход которой соединен с , общей точкой варикапов.(Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИН (5!)4 Н 05 Н 7/00

ДОСУДАРСТВЕНН Й KOMHTET СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2081105/26-25 (22) 02.12.74 (46) 23.06.88. Бюл. 11 - 23 (72) В.Л.Брук, И.Г.Морозов, В.Е.Писаревский, И.Н.Терещенко и Е.Ф.Троянов (53) 621.384.6(088.8) (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОПЕРЕЧНОЙ КООРДИНАТЫ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее датчик положения пучка, выполненный в виде двух„„SU„„12 8 A пластинчатого пикап-электрода, и схему регистрации, содержащую усилители, схему вычитания, амплитудные детекторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью укрощения схемы регистрации, параллельно пластинам подключены варикапы, обе пластины пикапэлектрода соединены через амплитудные детекторы и усилители со схемой вычитания, выход которой соединен с общей точкой варикапов.

512688

Изобретение относится к ускорительной технике и может бысть использовано для определения положения пучка заряженных частиц.

Известно устройство для определения поперечной координаты заряженных частиц, содержащее датчик положения пучка, выполненный в виде двухпластинного пикап-электрода, и электронную схему регистрации. Сигналы с пикап-электрода поступают на суммирующую и вычитающую схемы. Суммарный и разностный сигналы усиливаются усили- 15 телями и поступают на регуляторы напряжения. Амплитуда напряжения на выходе суммирующего усилителя пропорциональна интенсивности пучка, а на выходе усилителя вычитающего — интен- 20 сивности и смещению его центра тяжести относительно оси пикап-электрода.

Коэффициент передачи регуляторов зависит от напряжения иа управляющих входах и может изменяться более чем в 10 раз. Далее суммарный и разност-. ный сигналы усиливаются. Суммарный сигнал детектируется амплитудным детектором и выходное напряжение детектора подается на управляющие входы регуляторов. В суммарном канале за счет обратной связи образуется схема

АРУ, которая поддерживает амплитуду .сигнала на выходе усилителя в канале суммирования постоянной при изменении пучка в 10 раз. При условии иден- 35 тичности характеристик регуляторов на выходе усилителя в канале разностного сигнала получается сигнал, амп- . литуда которого пропорциональна смещению центра тяжести пучка относительно оси пикап-электрода и не зависит в некоторых пределах от интенсивности, Разность фаз первой гармоники суммарного и разностного сигналов может принимать два значения 0 о о и 180 в зависимости от знака смещеI ния центра тяжести пучка. Суммарный и разностный сигналы с выходов усилителей подаются на фазочувствительиый (синхронный) детектор. Мгновенное значение напряжения на выходе этого детектора пропорционально смещению пучка и в некоторых пределах не зависит от интенсивности. Знак этого напряжения определяет закон смещения центра тяжести пучка. Выходное напряжение детектора усиливается усилителем постоянного тока.

Недостатком известного устройства является сложность функциональной схемы и, соответственно, большое количество электронных компонентов, входящих в ее состав. Вследствие этого, по соображениям радиационной опасности, схема обычно разбивается на два узла, один из которых выносится из кольцевого зала ускорителя в обслуживаемое помещение (на расстояние в десятки и даже сотни метров), что создает дополнительные трудности, связанные с паразитными наводками и выравниванием электрических длин высокочастотных кабелей.

Целью изобретения является упрощение схемы регистрации.

Указанная цель достигается тем, что вместо схемы нормализации сигнала параллельно емкости пикап-электрод — земля подключены варикапы, обе пластины пикап-электрода соединены через амплитудные детекторы и усилители со схемой вычитания, выход которой соединен с общей точкой варикапов. При смещении центра тяжести пучка, и, соответственно, изменении относительных емкостей пучок-электрод система авторегулирования изменяет емкости варикапов, стремясь восстановить электрический нуль датчика.

Вследствие этого электрический нуль пикап-электрода. следит за положением центра тяжести пучка. Сигнал рассогласования пропорционален смещению пучка и при достаточно большом коэффициенте усиления в кольце обратной связи в определенном диапазоне практически не зависит от его интенсивности.

На чертеже представлена эквивалентная схема предлагаемого устройства.

Пучок ускоряемых частиц заменен эквивалентным генератором напряжения

l. Емкости 2 и 3 — взаимные емкости пучка с половинками разрезного пикапэлектрода. Емкости 4 и 5 — емкости между половинками пикап-электрода и корпусом. Варикапы 6,7 — усилйтели

8,9 высокой частоты, амплитудные детекторы 10,11, вычитающая схема 12, усилитель постоянного тока 13.

При нулевом смещении центра тяжести пучка относительно оси вакуумной камеры мост, образованный емкостями

2,3,4,5 и варикапами 6,7, сбалансирован. На входах усилителей 8 и 9

512688 лентно изменению ее коэффициента усиления.

Коэффициент усИления усилителя с обратной связью (К,) определяется выражением

Редактор Н.Сильнягина Техред М.Моргентал Корректор М.Васильева

Тираж 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3401

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 имеются одинаковые напряжения, поступающие на амплитудные детекторы 10, 11 и вычитающую схему 12. Разностный сигнал с входа схемы 12 (при нулевом смещении пучка он равен нулю) поступает на усилитель постоянного тока 13. Выходное Напряжение усилителя подается на варикапы 6 и 7, причем из-за встречного включения варикапов по постоянному току их емкости меняются в разные стороны, а нелинейность характеристик второго порядка компенсируется. Смещение центра тяжести пучка относительно оси вакуумной камеры эквивалентно изменению в разные стороны емкостей 2 и 3. При этом мост разбалансируется, сигналы с детекторов становятся разными и на выходе вычитающей схемы появляется сигнал ошибки, пропорциональный смещению центра тяжести пучка. Этот сигнал стремится восстановить баланс моста. Таким образом, система в целом является статической системой авторегулирования. Изменение интенсивности пучка в этой системе эквиваК

К

Ос 1 + Kp e где К вЂ” коэффициент усиления усилите1Î ля при разомкнутой петле обратной связи; (Ь вЂ” коэффициент обратной связи.

Из выражения видно, что при достаточно больших К, изменение этого коэффициента в несколько раз практически не влияет .на общий коэффициент усиления Кос °

Ъ

Так, при К = 10 изменение интенсивности пучка в 10 раз не приведет к изменению статической ошибки в системе авторегулирования более, чем на 1Х.

Таким образом, напряжение на выходе вычитающей схемы пропорционально смещению центра тяжести пучка и в широких пределах не завист от его интенсивности.