Способ определения эффективного ускоряющего поля электронных колец

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 546129 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 10.11. 75(21 ) 21874.21/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет(43) Опубликовано 05.02.77. Бюллетень № 5 (45) Дата опубликования описания08.04.77 (51) М. Кл.е

Н 05 Н 39/34

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. Н. Доля и Э. А. Перельштейн (71) Заявитель

Объединенный институт ядерных исследований (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОГО УСКОРЯЮШЕГО

ПОЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЕЦ

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллективному методу ускорения протонов и ионов, и может быть использовано для определения эффективного ускоряющего поля электронных колец, т.е. среднего значения модуля напряженности электростатического поля, созданного электронами.

Известны способы приближенного определения эффективного ускоряющего поля, кото-10 рые заключаются в следующем. В камере апгезатора формируют электронное кольцо, в котором измеряют число частиц, и независимо измеряют малое сечение кольца. По этим двум измерениям с помощью моделей рассчи-t5 тывают напряженность электрического поля кольца (1) и (2j.

Однако известные способы требуют двух независимых измерений, т.е. являются длительными и не дают прямого и точного от- 20 вета на поставленный вопрос.

Цель изобретения - ускорение и упрощение процесса определения„

Для этого по предлагаемому способу в сформированное кольцо вводят атомы (напри-25

2 мер водорода), регистрируют уширение спектральной линии атома и по ширине спектральной линии судят об эффективном ускоряющем поле электронного кольца.

На чертеже изображена схема экспериментальной установки, реализующей предлагаемый способ.

В электронное кольцо 1, находящееся в адгезаторе 2,с помощью клапана 3 напускают атомарный водород, который возбуждается электронами кольца и высвечивается. Свет от кольца собирают с помощью линз 4 и фокусируют на входную щель спектрографа 5.

Изображение спектральной линии фотографируют с помощью фотоаппарата.

Атомы, находящиеся в различных точках по сечению кольца, находятся в различных электрических полях и поэтому спектральные линии испытывают различное Штарковское расщепление, Сдвиг частоты дМ = E, (i)

4кетп где и — постоянная Планка, т — масса электрона, Š— заряд электпои

546129

g — напряженность электрического поля, — произвольные целые числа, не превышающие по модулю определенного дляданной линии числа k d

Таким образом, наблюдается не расщепление линии, характерное для эффекта Штарка в постоянном поле, а ее уширение, пропорциональное эффективному ускоряющему полю.

Профиль линии восстанавливают фотометри-10 ческим способом. Определяя среднее значение D V для К, имеющего максимальную интенсивность, по формуле (1 ) можно восстановить среднее значение напряженности электрического поля в кольце, т.е. эффективное ускоряющее поле.

Пример . Характерное значение где N — число электронов в кольце, в коллективных ускорителях должно быть 10

12, 14

10 . Соответствующее эффективное ускоря- ® юшее поле Е = 100 кв/см.

Число атомов N, возбуждаемых электронным ударом в кольце, равно (.z ) 26

N =Оси Н где К вЂ” сечение возбуждаемого атома релятивистским электроном, С вЂ” скорость света, п — плотность электронов в кольце, щ — время жизни возбужденного состояния атома, N — число нейтральных атомов водоG рода в кольце.

-И

Величина б имеет порядок 10, Г имеет яб порядок 10, о — 10, П = 4 ° 10, тогда Н(, = 10 Число фотонов излучаемых

7 за время наблюдения Т=1 мсек, определяется как йф= Ng = 10 . Геометрический

Т фактор в этом случае 1/2. Таким обра- ) зом, за характерное время существования электронного кольца (1 мсек) излучается

1 0 фотонов, что вполне позволяет наблюдать рассматриваемый эффект.

Выберем для примера линию Н,„серии Баль- мера. Ее полуширина в поле Е=100 кв/см с составит ЛЗ. по„„ш = 1 2 А. Отметим, что

Зеемановское расщепление линии, связанное с внешним магнитным полем, удерживающим кольцо, и собственным магнитным полем кольца, оказывается гораздо меньшим (Л полуш.

Эффект Допплера, связанный с передачей импульса атомам водорода электронами кольца, также приводит к незначительному уши« о рению линии (иолуш.Если взять спектрограф ИСП-28 с обратной дисперсией для линии Н -100 А/Мм

А

I то д Л „о „у щ соответствует полуширина О, 1 мм.

При высоте щели 5 мм получаем плошадь

-3 2

5= 5 10 CM

Энергия фотонов в рассматриваемом примере <=- Nk (ш — частота света) и энергия на единицу плошади оказывается

-8 2, примерно равной 2 ° 10 дж/см . Для пленки с чувствительностью 100 ед. получается почернение 0,4. Последующий фотометрический анализ позволяет определить полуширину линии и, таким образом, эффективное ускоряющее поле электронного кольца.

Предлагаемый способ прост в осуществлении и может применяться также для определения напряженности электрического поля в интенсивных прямолинейных пучках заряженных частиц.

Формула изобретения

Способ определения эффективного ускоряющего поля электронных колец, включающий формирование электронного кольца, о т— личаюшийся тем, что, сцельюускорения и упрощения процесса определения, в сформированное кольцо вводят атомы (например водорода), регистрируют уширение спектральной линии атома и по ширине спектральной линии судят об эффективном ускоряющем поле электронного кольца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения:

1 D Keefe е a8,NucK. Эпь| or д Methods

93, 1971, р. 541.

2. D Кее е е6 аГ, Рйу8. Rev Leis Ч 22, ¹ 1 ), 1969, р. 558 — прототип.

546129

Составитель В. Краснопольский

Редактор С. Титова Техред О. Луговая Корректор С. lgBKMBP

Заказ 226/1 Тираж 1072 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4