DE7211383U

DE7211383U - BEAM SCANNER FOR DETERMINING THE POSITION, INTENSITY AND PROFILE OF PARTICLE BUNCHES

Info

Publication number: DE7211383U
Application number: DE19727211383
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1979-09-06

Description

Strahlabtaster zur Bestimmung der Lage, Intensität und des Profils von TeilchenbündelnBeam scanner for determining the position, intensity and profile of particle bundles

Die Erfindung bezieht sich auf einen im Hochvakuum betreibbaren Strahlabtaster, mit dem man die Lage, die Intensität und das Profil eines Teilchenbündels, welches z.B. von einem Teilchenbeschleuniger geliefert wird, auf einem Sichtgerät darstellen kann und somit qualitative und quantitative Aussagen über die Strahlqualität erhält.The invention relates to a beam scanner which can be operated in a high vacuum and with which one can determine the position, the intensity and the profile of a particle bundle, e.g. from a particle accelerator is delivered, can display on a viewing device and thus qualitative and quantitative statements about the beam quality receives.

Das Abtasten des Teilchenbündels erfolgt mit Hilfe einer ellipsenförmig gebogenen Metalldrahtsonde, die unter einem Winkel von etwa 45° an dem rechtwinkligen Arm einer sich nahezu senkrecht zum Teilchenbündel drehenden Motorachse isoliert befestigt ist.The particle bundle is scanned with the aid of an elliptical bent metal wire probe, which is at an angle of about 45 ° on the right-angled arm of a is almost perpendicular to the Particle bundle rotating motor axis is fixed isolated.

Auf diese toeise wird so während einer Umdrehung die Sonde von dem Teilchenbündel mehrmals nacheinander getroffen. Der elektrische Sondenstrom gibt Auskunft über die oben genannten Bündelparameter.In this way, during one revolution, the probe is released from the Particle bundles hit several times in succession. The electrical probe current provides information about the bundle parameters mentioned above.

Ähnliche Strahlabtastgeräte sind in der wissenschaftlichen Literatur, nämlich in "Nuclear Instruments and Methods" Bd. I^ (1961) 79; Bd. 20 (1964) 355; Bd. 49. (1967) 121 und Bd. 98 (1972) 513 sowie in den deutschen Patentschriften Nr. 1198 463 (1962) und 1250 017 (1964), behandelt.Similar beam scanning devices are in the scientific literature, namely in "Nuclear Instruments and Methods" Vol. I ^ (1961) 79; Vol. 20 (1964) 355; Vol. 49 (1967) 121 and Vol. 98 (1972) 513 and in German Patent Nos. 1198 463 (1962) and 1250 017 (1964).

Es handelt sich dabei um linear schwingende und rotierende Strahlabtaster. Als nachteilig bei den uns bisher bekannten Abtastern empfinden wir die oft geringe Abtastfrequenz und die notwendige Verwendung von zwei Abtastsonden zur Darstellung der beiden Bündelkoordinaten .These are linearly oscillating and rotating beam scanners. We consider the often low sampling frequency and the necessary sampling frequency to be disadvantageous with the samplers known to us up to now Use of two scanning probes to display the two bundle coordinates.

Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber den bisherigen Geräten vereinfachten und verbesserten Strahlabtaster zu schaffen, bei welchem die Koordinaten des zu untersuchenden Teilchenbündels und das Bündexprofil mit nur einer einzigen rotierenden Sonde erfaßt werden. Dabei sollten folgende Voraussetzungen erfüllt sein:The invention described here has the object of providing a to create simplified and improved beam scanner compared to previous devices, in which the coordinates of the to be examined Particle bundle and the Bündex profile can be detected with only a single rotating probe. The following should be used Requirements must be met:

a) Netzsyncfrroner Betrieb (Abtastfrequenz der Sonde im Bereich von 40 Rz bis 60 Hz)a) Network synchronous operation (sampling frequency of the probe in the range from 40 Rz to 60 Hz)

b) Vermeidung von hochvakuumdichten Drehdurchführungen für den Antrieb der Sondeb) Avoidance of high vacuum-tight rotary feedthroughs for driving the probe

c) Einwandfreie Signalabnahme von der rotierenden Sondec) Flawless signal pick-up from the rotating probe

d) Einfache und schnelle Beurteilung der Bündellage und des Bündelprofils mit Hilfe des Sichtgeräts.d) Simple and quick assessment of the bundle position and the bundle profile with the aid of the viewing device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in Form einer Vollellipse gebogener Metalldraht unter einem Winkel von annähernd 45° und elektrisch isoliert an einem rechtwinkligen Arm einer nahezu senkrecht zum Teilchenbündel angeordneten Motorachse befestigt ist. Durch die Form des vollen Ellipsenbogens entsteht eine Doppelsonde, bei welcher je Umdrehung nacheinander die x-Koordinate und die y-Koordinate des Teilchenbündels in einer zu ihm senkrechten Ebene abgetastet werden.The object is achieved according to the invention in that a metal wire bent in the form of a full ellipse at an angle of approximately 45 ° and electrically isolated on a right-angled arm of a motor axis that is almost perpendicular to the particle bundle is attached. The shape of the full elliptical arc creates a double probe in which the x-coordinate and the y-coordinate of the particle bundle are scanned in a plane perpendicular to it.

Liegt das zu beobachtende Teilchenbündel in der durch die rotierende Ellipse ausgezeichneten Achse, so trifft das Teilchenbündel je Sondenumlauf die Sonde zweimal. Es entsteht auf dem Sichtgerät für jede der beiden Koordinatenrichtungen x, y ein Bild des Strahlprofils.If the particle bundle to be observed lies in the one caused by the rotating one Ellipse marked axis, the particle bundle hits the probe twice per probe revolution. It arises on the viewing device an image of the beam profile for each of the two coordinate directions x, y.

Liegt das Teilchenbündel außerhalb dieser Achse (x=0, y=0), so trifft es die ellipsenförmige Sonde insgesamt viermal je Umlauf. Die Sonde liefert in diesem Fall für jede der beiden Koordinatenrichtungen zwei Bilder des Strahlprofils, aus dessen Abständen und Kurvenflächen man die Bündellage in Bezug auf die ausgezeichnete Achse der Sonde leicht erkennen kann.If the particle bundle lies outside this axis (x = 0, y = 0), then it hits the elliptical probe a total of four times per revolution. In this case the probe delivers for each of the two coordinate directions two images of the beam profile, from whose distances and curved surfaces one can determine the bundle position in relation to the excellent Can easily see the axis of the probe.

Durch zwei Hilfselektroden, die vor und hinter der rotierenden Sonde angebracht sind und sich in Bezug auf die Sonde auf verschiedenem elektrischen Potential befinden, läßt sich die Bündellage eindeutig festlegen (vgl. Fig.3,4).With two auxiliary electrodes in front of and behind the rotating Probe are attached and are in relation to the probe at different electrical potentials, the bundle position clearly define (see Fig. 3, 4).

Bei dem vorliegenden "Doppelsonden"-Verfahren läßt sich als Sichtgerät ein normales Einstrahl-Oszilloskop verwenden. Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert: In the present "double probe" method can be used as a viewing device use a normal single-beam oscilloscope. The concept of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings:

Fig. 1: zeigt eine Schnittzeichnung des Strahlabtasters mit Sonde 1, Teilchenbündel 7 und den beiden Hilfselektroden 8, 9.1: shows a sectional drawing of the beam scanner with probe 1, particle bundle 7 and the two auxiliary electrodes 8, 9.

Fig. 2: demonstriert die Stellung der Sonde bei verschiedenen Winkeln der Motorachse in Bezug auf die von Motorachse und Teilchenbündel definierte Ebene. Zur Unterscheidung ist die eine "Sondenhälfte" (halber Ellipsenbogen) punktijrt, die andere voll ausgezogen gezeichnet. Im Winkelbereich 90°...270° wird mit der Sonde die x-Koordinate, im Winkelbereich 270°...90° die y-Koordinate des Bündels abgetastet.Fig. 2: demonstrates the position of the probe at different angles of the motor axis in relation to that of the motor axis and particle bundle defined plane. To distinguish one "probe half" (half elliptical arc) is punctured, the other drawn fully drawn. In the angular range of 90 ° ... 270 °, the x-coordinate, in the angle range 270 ° ... 90 ° the y-coordinate of the bundle scanned.

Fig. 3,4,5,6: veranschaulichenFigs. 3, 4, 5, 6: illustrate

a) den Zusammenhang zwischen der Bündellage und dem Bild dec Sichtgerätsa) the relationship between the bundle position and the image of the display device

b) ohne Hilfselektrodenbetrieb bzw.b) without auxiliary electrode operation or

c) mit Hilfselektrodenbetrieb.c) with auxiliary electrode operation.

Die Signalabnahme von der Sonde erfolgt über einen speziell entwickelten Schleifkontakt 4, bei dem die sonst üblichen Kontaktstörungen durch Oxid- oder Patinabildung nicht auftreten. Am Ende der Motorachse ist ein weiterer Schleifkontakt 5 zur Vermeidung von statischen Aufladungen angebracht.The signal from the probe is picked up by a specially developed one Sliding contact 4, in which the otherwise usual contact disturbances due to oxide or patina formation do not occur. At the end of A further sliding contact 5 is attached to the motor axis to avoid static charges.

Uni einen netzsynchronen Umlauf zu erreichen, wurden die Läufer von Asynchronmotor 2 und Synchronmotor 3 auf einer gemeinsamen Motorachse montiert. Der Asynchronmotor 2 wird dabei nur für den Anlauf des Synchronmotors 3 verwendet. Eine Drehdurchführung der Motorachse konnte dadurch vermieden werden, daß der kurzzeitig benötigte Asynchronmotor 2 vollständig und vom Synchronmotor 3 der Läufer in das evakuierte Sondengehäuse eingebaut wurden.Uni to achieve a network-synchronous circulation became the runners of asynchronous motor 2 and synchronous motor 3 mounted on a common motor axis. The asynchronous motor 2 is only for the Start of synchronous motor 3 used. A rotary feedthrough of the motor axis could be avoided by the short-term The required asynchronous motor 2 was completely installed and the rotor of the synchronous motor 3 was installed in the evacuated probe housing.

Die Bremsung und die einheitliche Festlegung der Ruhelage der Sonden erfolgt durch eine Gleichstromerregung der Statorwicklung des Synchronmotors 3·The braking and the uniform definition of the rest position of the probes takes place by direct current excitation of the stator winding of the synchronous motor 3

Die Überprüfung und Montage der Drahtsonden geschieht bei stroboskopischer Beleuchtung mit Hilfe zweier fest eingebauter durchsichtiger Fenster 6 mit Fadenkreuz.The checking and assembly of the wire probes is done with stroboscopic Illumination with the help of two permanently installed transparent windows 6 with crosshairs.

Claims

Claim to protection

Beam scanner that can be operated in a high vacuum to determine the position coordinates (x, y), the intensity (current strength) and the profile of particle bundles with the aid of a single metal wire probe (1) rotating synchronously with the network> characterized in that it has the shape of a full ellipse and is underneath a ¹ Angle of approximately on a right-angled arm of an almost perpendicular to the particle bundle (7) rotating motor axis is insulated.