фарадеев цилиндър
КЪМ АВТОПЧОИВИЯ СВИДЕТЕЛСТВО
ДЪРЖАВЕН КОМИТЕТ НА СССР
ЗА ИЗОБРЕТЕНИЯ И ОТКРИТИЯ (21) 3764536/24-25 (22) 03.07.84 (46) 07.11.86. Бик. F 41 (71) Изследователски институт по ядрена физика към Томския политехнически институт im. СМ. Киров (72) В.М. Бистрицки, В.М. Матвиенко и В.Г. Толмачева (53) 621.387.424(088.8) (56) И.М. Neui и др. „Протон и
Въглеродни лъчи от магнитно
Изолиран диод", LPS - 266, Cornell
Университет, It haca, Ню Йорк, 1979 г.
Млад, Златен, Капетанакос. Инструменти за научни изследвания, V 4, 1977 г.
Москалев В.А., Шестаков В.Г.
Контрол и измерване на параметрите на снопа от заредени частици. М.: Атомиедат, 1973, с. 5-17.
„„Я0„„1222 55 A d11f G O1 T 1/29, N 01 J 49/48 (54) (57) ЦИЛИНДЪР НА ФАРАДЕЙ, съдържащ корпус с входен канал и монтиран в него постоянен магнит, колектор, свързан с корпуса чрез проводник, и намотка на Роговски, разположена около проводника, характеризиращ се с това, че. За да се повиши точността на измерване на йонния ток, във входния канал, перпендикулярен на колектора, е монтирана система от тънки проводници, успоредни на полюсите на магнита, краищата на които са електрически свързани помежду си и с тялото чрез решетки, като разстоянието между проводниците и размера на клетката на мрежата е около 80/B (Gs), където B е стойността на напречното магнитно поле. C" на полето, създадено от магнита.
Изобретението се отнася до техника за измерване на параметрите на лъчи от заредени частици и може да се използва в експерименти с използване на импулсни потоци от заредени частици, по-специално при работа върху йонни ускорители с голям ток.
Целта на изобретението е да се повиши точността на измерване на йонния ток.
Чертежът показва Фарадеева чаша, съдържаща тяло 1,входен канал 2, колектор 3, свързан с корпус 1 чрез проводник 4 и направен под формата на плоча с вертикални ребра, които служат за намаляване на вторичната емисия, постоянен магнит
1; регистрационен елемент 6 колан
Роговски, разположен около проводник 4; тънка телена система
7, разположени във входния канал 2, успоредни на полюсите на магнита 5, проводими решетки 8, с помощта на които краищата на проводниците 7 са свързани помежду си и с корпуса 1.
Цилиндърът на Фарадей работи по следния начин. Силнотоков лъч, идващ от ускорителя с енергия от порядъка на 1 MeV, неутрализиран по заряд и ток от придружаващите го нискоенергийни електрони (от порядъка на няколко keV), влиза във входния канал 2 на цилиндъра. Под действието на напречно магнитно поле, създадено от магнит 5, електроните и йоните започват да се движат в равнина, перпендикулярна на магнитното поле и напречното сечение на лъча по Ларморови кръгове с радиуси, където в; - маси на йони и електрони
I, съответно; йонна енергия и електроеВ;
B - големината на магнитното поле, I ca
В първото приближение кривината на йонните траектории може да се пренебрегне.
В резултат на това на входа на цилиндъра
Фарадей наблюдава разделяне на зарядите през лъча и линиите на магнитното поле. Но поляризационният слой и съответно електрическото поле в този случай се оказват много малки, т.к. електроните, отклонени според Larmer, падат върху заземените решетки 8 и са разположени на разстояние около проводник един от друг
7 и текат надолу по тях към тяло 1. Йоните, от друга страна, поради факта, че радиусът на Лармор
Хм, за тях има повече в e, отколкото за електроните, те си запазват практически
10 праволинейно движение. Чрез въвеждане на числени коефициенти и граници, в които стойностите за обикновеноизползвани лъчи - (En = 1 MeV, m; протони, j; = 10 A / cm), формулата за
15 O (дебелината на поляризационния слой) се опростява, приема формата: 3 „1 6
5 ° l0 V (G) . Поставяйки заземяващите проводници 7 на това разстояние, ние нещо като "разбиваме" разстоянията, на които трябва да се появи поляризация, т.е. ние намаляваме поляризационното поле до стойност, която очевидно е недостатъчна, за да осигури дрейфа на електроните в посоката на йонния лъч
25 със скорост, приблизително равна на скоростта на йоните. Чрез премахване на дрейфа на електроните премахваме текущата неутрализация на лъча и повишаваме точността на текущите измервания. Неутрализиране на заряда
30 на лъча в този случай се извършва от "студени" електрони, изтеглени от остатъчното електрическо поле на лъча от стените на корпуса 1 и проводниците
7 по линиите на магнитното поле. Тези електрони създават електронен фон, магнетизиран по протежение на силовите линии, движейки се през който йонният лъч е силно неутрализиран в заряда и не се разпръсква, когато се движи към приемащия колектор 3. По този начин йонен лъч, свободен от придружаващи електрони, пада върху повърхността на колектора 3. Този пакет
45 избива вторични електрони от повърхността на колектор 3, които се обвиват от магнитно поле върху колектор 3 и, падайки върху ребрата, остават в тях. Намотката на Rogowski50 регистрира общия йонен ток
Дължината на проводниците 7 се избира от условието за необходимата точност на измерване: т.е., като се има предвид, че йоните се отклоняват от магнитното поле по орбитите на Лармор, е необходимо възможно най-голямата част от йонния лъч, който влиза във входния канал 2 на Фарадеевия цилиндър, да достигне колектора
3 ra 3. След като се определи радиусът на Лармор за йони и се вземе грешката на измерване 107, се намира дължината на проводниците 7по следния начин:
10 --"- -- = 10 1 --- — — = 7 cm (V (Gs) 1 1 10
3 6 5 ° 10 V(1 s) 5 ° 10 ° 1 ° 10 U
Разрезна площ C.F. С
Площ на клетките на мрежата $
Брой проводници, покриващи ъглите на клетките на мрежата, f5
0,5 x 0,5 \u003d съответстващо на: d (cm) Z 80 / V (Gs).
Съставител Б. Рахманов
Техред М. Ходанич Коректор В. Бутяга
Редактор Е. Орлова
Заповед 6054/1 Тираж 728 Абонамент
ВНИИПИ на Държавния комитет за изобретения и открития на СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производствено-печатно предприятие, Ужгород, ул. Дизайн, 4
Разстоянието между колектора и решетката, която е най-близо до него, се избира от условието, че електронът, избит от йонния лъч от колектора 3, не попада върху решетката 8. За да се изпълни това условие, ще бъде достатъчно разстоянието да бъде по-голямо или равно на две
Ларморови радиуси на електрони.
След въвеждане на предположения и ограничения, както преди, се получава, че това разстояние е обратно пропорционално на големината на магнитното поле
Например за греди с диаметър
5 cm, енергия 1 MeV, плътност на тока 10 A / cm, w - протони, радиусът на цилиндъра на Фарадей се приема равен на 5 cm, стойността на индукцията на магнитното поле се приема равна на 1 ° 10 Gs, тогава
В сравнение с прототипа, в тази конструкция на чашата на Фарадей за измерване на тока на силнотоков йонен лъч, придружаващите го електрони са напълно отрязани, загубите на част от йонния лъч sa са елиминирани поради нарязване на участъци от неговата траектория от точката на разделяне със съпътстващите електрони до приемния колектор, т.е. повишава точността на измерване на йонния ток.