PL109182B1 - Monitor of distribution of beam of charged particles - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest monitor rozkladu natezenia wiazki czastek naladowanych.

Wynalazek ma zaisitasowainie w technice ziwia- zanej z wykorzystaniem akceleratorów czastek na¬ ladowanych w zastosowaniach przemyslowych i badawczych.

W technice akceleracji czastek naladowanych istnieje potrzeba okreslenia .rozkladu natezenia po¬ wierzchniowego lub przestrzennego wiazki czastek podlegajacych akceleracja.

Znanie sa metody okreslania rozkladu natezenia wiaziki przez umieszczenie na drodze wiazki cien¬ kiego preta jako sondy, drgajacego ruchem sinu¬ soidalnym w analliziowanej plaszczyznie. Obra(zi roz¬ kladu otrzymuje sie na ekranie oscyloskopu po podaniu na plytki odchylenia pionowego, sygnalu proporcjonalnego do pradu zbieranego przez son¬ de. PlytiM odchylenia poziomego steruje sie prze¬ biegiem odpowiadajacym ruchowi drgajacemu sondy. Sinusoidalny ruch sondy uzyskuje sie w wiibraltorze elektromagnetycznym.

Znane jest i stosowane urzadzenie dunskiej fir¬ my „DANFYSIK" opisane w .instrukcji obslugi p.t.

„Beam Scanner System" March li9"70.

W urzadzeniu tym, wejscie wzmacniacza syg¬ nalu rózniicoweigio odpowiadajacego ruchowi ra¬ mienia wibratora jes mostjka RL. Elemenlt L mostka stanowi cewka wzbudzajaca wibratora oraz druga cewka z ana- 10 15 30 logicznym ukladem magnetycznym, znajdujaca sie na zewnatrz wiibratora.

Cewka wzbudzajaca wibratora polaczona jest poprzez wzmacniacz z pnzestrajanym generatoreim sinusoidalnym. Wyjscie wzmacniacza róznicowego jest polaczone w znanym urzadzeniu z ukladem przesuwników fazowych oraiz z ukladem . formu¬ jacym imjpuls gaiszacy. Wyjscia tych ukiadow.po- lacizone sa z wejsciem odchylania poziomego oraz z wejsciem wygaszania powrotów dwusitruniienio- wego oscyloskc|pu pomiarowego. Sonda wibratora polaczona jest poprzez wzmacniacz z jednym wej¬ sciem odchylenia pionowego oscyloskopu. Do dru¬ giego wejscia odchylenia pionowego' oscyloskopu, dolaczone jest wyjscie wzmacniacza, którego wej¬ scie polaczone jest z wyjsciem przeltownika fo- toetlektjrycznego, znacznika polozenia sondy wibra¬ tora.

Uklad obserwacji stanowi w znanym urzadze¬ niu dwustrumieniowy oscyloskop pomiarowy. Uk¬ lad znacznika polozenia sondy wibraltora stanowi przetwornik fotoelekitryczny naltomiaislt elementem zwrotnym czesci ruchomej wibratora jest sprezy¬ na plaska.

W urzadzeniu wedlug wynalazku cewka wzbu¬ dzajaca wibratora polaczona jest z wejsciem uk¬ ladu obawiajacego oraz z wyjsciem wzmacniacza impulsowego. v i Wyjscie ukladu obcimajacego polaczone jest po¬ przez detektor zera, przerzuitntik je^lnostaibiflny i 109 182109 182 3 4 uniwibrator z wejsciem wzmacniacza impulsowe¬ go. Wyjscie ukladu obcinajacego polaczone jest w urzadzeniu wedlug wynalazku z wejsciem wzma¬ cniacza selektywnego oraz, z jednym wejsciem dwuiwejsciowej bramki. Wyjscie bramki polaczone jest poprzez ulklad inercyjny z wejsciem wzmac¬ niacza bledu a wyjscie tego wzmacniacza polaczo¬ ne jest z wejsciem funiwibratora reguilujacym am¬ plitude impulsu. Wyjscie przerziutmika jeflnósta- b^taego polaczone jest z drugim wejsciem dwuwej- scdowej bramki. Wyjscie wzmacniacza selektyw¬ nego polaczone jest natomiast z wejsciem ukladu obserwacji. W ukladzie obserwalcji wedlug wyna- ^lazku z zastosowaniem laminy kineskopowej, sonda wibratora oraz wyjscie ukladu znacznika poloze¬ nia sondy polaczofie sa z jednymi weisciaimi ukla- i dów porówimijacytói natomiast wyjscia tych ukla¬ dów polaczone sa poprzez dwuweljscaowe bramki .lasicTJpe z^jyejscj^rn sarrmijacego ukladu logiczne¬ go. Wyjscie ukladu sumujacego polaczone jest z wejsciem wzmacniacza wizyjnego. W obwodach cewek odchylenia poziomego i pionowego wlaczo¬ ne sa oportnifkii próbkujace.

Napiecie z opornoJka próbkujacego obwodu od¬ chylania pionowego doprowadzone jest do weis- cia ukjadu wygaszania podstawy czafru a wyjscie tego ukladu polaczone fest z drugimi weisciami rtwuwejsciowych bramek logicznych. Napiecie z drugiego opornika próbkujacego dolorowadzo-ne jest wedlug wynailaz!ku do drugich wejsc ukladów porównujacych. Cewki odchylania pozfomego ste¬ rowane sa poprzez wzmacniacz mocy z przestra- janego wzmacniacza selektywnego. Ulklad zoacz- nfe polozenia sondy wibratora wedlug wynalaz¬ ku startowi czujnik magnetyczny ze zwora nato¬ miast element zwrotny czesci ruchomej wibrato¬ ra staniowl sprezyna spiralna.

W znanym ukladzie, wydzielanie sygnalu odpo- wiadlaijacego ruchowi sondy wymaga bardzo pre¬ cyzyjnego zrównowazenia moistlka wejsciowego ze wzgledu na duzy stdsunek amplitud napiecia po¬ budzajacego cewke, do indukowanego. W prak¬ tyce dokladne zrównowazenie mostka jest trudne do utrzymania w dluzszym okresie czasu. Ponadto uklad Jest wrazliwy na zmiane warunków pracy przetwornika, Iktóre wyplywaja na zmiane czesto¬ tliwosci rezoinamisOwej i dobroci. Kazdoraizowa zmiana takich czynników jak: cisnienie, ternjpera- tura oraz starzenie czesci mechanicznych wibra¬ tora wymaga przetetrajania generatora i zmiany wzmocnienia wzmacniacza mocy dla Utrzymania drgan.

W ukladzie wedlug wynalaizku zastosowano roz¬ wiazanie, w którym nastepuje samoczynne dostra¬ janie sie do czestotliwosci rezonansu mechanicz¬ nego wibratora, oraz uzyskania jest stabilizacja ampflitudy dngan mechanicznych wd/bnaitorai Eks¬ ploatacja urzadzenia nie wymaiga czeisteigo zapo¬ wietrzania ukladu prózniowego akceleratora dla regulacji wibratora.

Ufclad wedlug wynalazku zapewnia ponadto ob- seriwaicje rozkladu wiaziki w cziasce kiedy cewka przetwornika nie jest ziastiilama co zmniejsza syg¬ naly zaklócajace prace sondy, poprawiajac jakosc zobrazowania.

Zaistcsowainie magnetycznego wskaznika poloze¬ nia sondy wibratora jest rozwiazaniem nie wy¬ magajacym wymiany zuzytych czesci w postaci przepalonych zarówek oraz wymaga mniejszej ilo- 5 sci polaczen elektrycznych w stosunku do rozwia¬ zania z przetwornikiem fotoelektryczinym, co ma znaczenie przy pracy Wibratora w warunkach pró¬ zniowych. Zastosowanie sprezyny spiralnej jako elementu zwrotnego czesci ruchomej wibratora wydluza kilkakrotnie czas pracy tego elementu.

Zastosowany w monitorze uklad obserwacji z lampa kinesikopawa umozliwia wykorzystanie stan¬ dardowych elementów systemu odbiórczego TV.

Wynalazek jest blizej objasniony w przykladzie wykonania odtworzonym na rysunku, na którym Fi,g. 1 przedstawia .schemat blokowy monitora a Fig. 2 rzut boczny wibratora.

Uklad wedlug wynalazku skladajacy sie z uk¬ ladu obcinajacego 2 detektora zera 3, przerzutnika jednolstalbillnego 4, uniwilbraltora 5, wzmacniacza im¬ pulsowego 6 oraz cewlki przetwornika L, stanowi saimowzibudny generator pracujacy na czestotli¬ wosci rezonansowej mechanizmu drgajacego prze¬ twornika. Uklad obcinajacy 2 eliminuje z sygnalu podlegajacego dalszemu przetwarzaniu impulsy po¬ budzajace przetwornik. Warunek fazy dla wzbu¬ dzenia drgan jest spelniony za posrednictwem de¬ tektora zera 3, natomiast przerzutniik jeldnostabil- ny 4 steruje bramke 8 w ukladzie stabilizacji am¬ plitudy oraz uniemozliwia wzbudzenie generacji ria niepozadanych czestotliwosciach. Uniwibrator 5 formuje impuls pobudzajacy o Odpowiednim cza¬ sie trwania i o wielkosci wymuszonej przez uklad stabilizacji am|pliituidy.

Ulklad stabilizacji amplitudy stanowi bramka 8: ulklad inercyjny 9 oraiz wzmacniacz bledu 10.

W bramce 8 wydzielone jest z przebiegu wyste¬ pujacego na wyjsciu ukladu obcinajacego 2, nie¬ zaklócone napiecie indukowane w cewce L, które po przejsciu przez .ulklad inercyjny 9 stanowi stalopradolwy sygnal proporcjonalny do amplitudy ramienia przetwornika. Syginal ten jest wprowa¬ dzany na wejscie wzmacniacza bledu 10.

Wzmocniony sygnal róznicowy ustala amplitude impulsu pobudzajacego. Nspiecie podstawy czasu w ukladzie obserwacji jest otrzymywane ze wzmacniacza selektywnego 7 o dobroci analogicz¬ nej jak dobroc ukladu rezonansu mechanicznego.

Przebieg z wyjscia wzmacniacza selektywnego 7 ¦wprowadzany jest do wzmacniacza odchylania po¬ ziomego 19 ukladu Obserwacji 11. iPrad odchyla¬ nia linii generowany jest w standardowym ukla¬ dzie odchylania wysokiego napiecia 20. Prad ten przeplywajac przez opornik próbkujacy R2 wy¬ woluje na nim spadek napiecia odpowiadajacy polozeniu strumienia elektronów na ekranie kine¬ skopu. Najpiecie to porównywane jest z przebiega¬ mi napieciowymi wprowadzanymi na wejiscia uk¬ ladów porównujacych 12 i 13. W momentach z- równania nialpdec uklady porównujace generuja krótkie impulsy, które poprzez dwiuwejsciowe bramlki logiczne 14 i 15 oraz ulklad sumujacy 16 podane sa na wejscie (wzmacniacza wizji powo¬ dujac punktowe rozswietlenie ekranu lampy ki- neskojpowej. Napiecie z opornika próbkujacego Rj 13 20 25 30 35 40 45 50 55 605 109 182 6 podawane jest do ukladu wyijaszania powrotów podsitawy czasu 18. W czasie ujemnych czesci o- kresu uklad 18 generuje przebiegi prostokatne, które blokuja dwuwejsciowe -bramki logiczne 14 i 15, powodujac wygaszanie powrotów strumienia na ekranie lampy kineskopowej.

W celu uzyskania przyjetego w technice oscylo¬ skopowej poziomego zobrazowania podstawy czasu, zespól cewek odchylajacych kineskopu wymaga przekrecenia o kat 90°.

Wibrator 1 dziala z magnesem stalym oraz cew¬ ka L wizbudzajaca pole magnetyczne w stojahie 23. Magnes staly umocowany jest na osi 24 zwia¬ zanej z ramieniem sondy 25 i sprezyna 22. Na ramieniu sondy 25 umocowana jest zwora 21, któ¬ ra w momencie zblizenia ido czujnika magnetycz¬ nego M zamyika obwód maglnetyczny tego czuij-ni- ka, wywolujac znacznik polozenia.

Ramie sondy mocowane jest do osi za posred¬ nictwem materialu izolacyjnego a prad sondy od¬ prowadzany jest sprezyina wlosowa 26.

Z ast rizezenie patentowe Monitor rozkladu wiazki czastek naladowanych z wibratorem elektromiaignelty«ciznym zawierajacym ruchome ramie z sonda, znamienny tym, ze cew¬ ka wzbudzajaca (L) wibratora (1) polaczona jest z wejsciem ukladu obcinajacego (2) oraz z wyjs¬ ciem wzmacniacza impuiisiowego (6) a wyjecie uk¬ ladu obcinajacego (2) polaczone jest poprzez de¬ tektor zera (3), przerzultmik jednostabilny: (4) i u- niwibrator (5) z wejsciem wzmacniacza impulso¬ wego (6), natomiast wyjscie ukladu obcinajacego (2) polaczone jest z wejsciem wzmacniacza selek¬ tywnego (7) oraz z jednym wejsciem dwiuwejscio- wej bramki (8), a wyjscie tej bramki polaczone jest poprzez uklad inercyjny (9) z wejsciem wzmac- 5 nlacza bledu (10), którego wyjscie polaczone jest z wejsciem regulujacym uniwibratora (5), przy czym wyjscie przerziutndka jedinostaibidnego (4) po¬ laczone jest z drugim wejsciem dwuweijisciowej bramki (8), natomiast uklad obserwacji (11) za¬ wiera Ikineskop oiraz zesfpól cewek odchylania sy¬ stemu ddbiorczego TV, przy czym sonda wibra¬ tora (1) oraz wskaznik polazenia polaczone sa z jednymi wejsciami ukladów porównujacych (12 i 13), a wyjscia tych ukladów polaczone sa poprzez dwuwejsciowe bramki logiczne (14 i 15) z wejs¬ ciem ukladu sumujacego (16), natomiast wyjscie tego ukladu polaozcine jest z wejsciem wzmacnia¬ cza wizyjnego (17) a w obwodach cewek odchy¬ lania poziiomeigo i pionowego wlaczone sa oporni¬ ki próbkujace (Ri i R2), przy czym napiecie z jednego opornika próbkujacego (Ri) doprowadzo¬ ne jest do wejscia ukladu wygaszania podstawy czasu CIS), a wyjscie tego ukladu polaczone jest z drugimi wejsciami dwuwejsciowych bramek lo¬ gicznych (14 i 15) natomiast napiecie z drugiego opornika próbkujacego (R2) doprowadzone jest do drugiicih wejsc ukladów porówiniujacych (12 i 13), przy czym cewki odchylania poziomego systemu odbioriczego TV polaczone sa poprzez wzmacniacz mocy (19) z« przestrajjainym wzmiacniiaczem selek¬ tywnym (7), natomiast znacznik polozenia sondy wibratora (1) stamowi ciziujnik maglnetyczny (M) ze zwora (21) a elementem wytwarza)jacym moment zwrotny czesci ruchomej Wibratora jest sprezyna spiralna (22). 15 20 26 30109 182 2 H 3 8 4 5 10 16 \2o\M19V\ Wrw1 \\R2 i 15 18 12 13 V y M 11 Fig.1 Fig,Z DN-3, z. 701/80 Cena 45 zl