RU2447626C2 - Ускоритель высокоскоростных твердых частиц - Google Patents
Ускоритель высокоскоростных твердых частиц Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447626C2 RU2447626C2 RU2010114797/07A RU2010114797A RU2447626C2 RU 2447626 C2 RU2447626 C2 RU 2447626C2 RU 2010114797/07 A RU2010114797/07 A RU 2010114797/07A RU 2010114797 A RU2010114797 A RU 2010114797A RU 2447626 C2 RU2447626 C2 RU 2447626C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- selector
- accelerator
- generator
- specific charge
- Prior art date
Links
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Ускоритель высокоскоростных твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов, и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя. В промежутке между последней парой индукционных датчиков и мишенью установлена пара плоских электродов, один из которых подключен к выходу блока управления электродами, а второй подключен к заземлению, входы блока управления электродами подключены к выходам селектора скоростей и селектора удельных зарядов, а мишень расположена под углом α к общей оси ускорителя. Технический результат - улучшение качества проведения эксперимента вследствие отсутствия попаданий на мишень низкоскоростных слабо заряженных частиц. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц.
Известен ускоритель для моделирования микрометеоритов, состоящий из инжектора, индукционных датчиков, усилителей, линейного ускорителя, источника фиксированного высокого напряжения, цилиндрических электродов, селектора скоростей, селектора удельных зарядов, генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блока сопряжения, электронно-вычислительной машины, усилителя пачки импульсов переменной длительности, каскадного генератора, мишени (Семкин Н.Д., Пияков А.В., Воронов К.Е., Помельников Р.А. // Патент на изобретение №2205525, Бюл. №15 от 27.05.2003).
Наиболее близким аналогом является ускоритель высокоскоростных твердых частиц, содержащий инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов, и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя (Семкин Н.Д., Пияков А.В., Пияков И.В., Андрущенко А.Б., Изюмов М.В. // Патент на изобретение №2371891, Бюл. №30 от 27.10.2009).
Однако он обладает недостатком:
Ввиду того, что заряд частиц в инжекторе носит вероятностный характер, в тракт ускорителя попадают медленные слабо заряженные частицы, заряд которых настолько мал, что они не регистрируются индукционными датчиками. Однако вследствие прямолинейности ускорительного тракта они долетают до мишени, что приводит к ухудшению качества проведения эксперимента.
Поставлена задача: разработать ускоритель, обладающий большим качеством проведения эксперимента.
Поставленная задача достигается тем, что в ускорителе высокоскоростных твердых частиц, содержащем инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов, и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя, согласно изобретению, в промежутке между последней парой индукционных датчиков и мишенью установлены два плоских электрода, один из которых соединен на заземление, а второй подключен к выходу блока управления электродами, входы блока управления электродами подключены к выходам селектора скоростей и селектора удельных зарядов, а мишень расположена под углом α к общей оси ускорителя.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид ускорителя совместно с обслуживающей аппаратурой.
Устройство содержит инжектор 1, линейный ускоритель 2, источник фиксированного высокого напряжения 3, индукционные датчики 4, усилители 5, цилиндрические электроды 6, калибровочные секции 7, токоведущие шины 8, селектор скоростей 9, селектор удельных зарядов 10, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, блок сопряжения 12, электронно-вычислительную машину 13, усилитель пачки импульсов переменной длительности 14, каскадный генератор 15, мишень 16, плоские электроды 17, блок управления электродами 18. Каждый из индукционных датчиков 4 соединен с входом соответствующего усилителя 5, выход первого усилителя 5 соединен с первым входом селектора удельных зарядов 10, выход второго усилителя 5 соединен со вторым входом селектора удельных зарядов 10, выходы третьего и четвертого усилителей 5 соединены с первым и вторым входами селектора скоростей 9 и третьим и четвертым входами селектора удельных зарядов 10, выход селектора скоростей 9 и выход селектора удельных зарядов 10 соединены с входами генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, выход генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 соединен с первым входом усилителя пачки импульсов переменной длительности 14, выходы которого посредствам токоведущих шин 8 соединены с цилиндрическими электродами 6, первый выход каскадного генератора 15 соединен со вторым входом усилителя пачки импульсов переменной длительности 14 и средним цилиндрическим электродом 6 первой калибровочной секции 7, второй выход каскадного генератора соединен с третьим входом усилителя пачки импульсов переменной длительности 14 и средним цилиндрическим электродом 6 второй калибровочной секции 7, выходы пятого и шестого усилителей 5 соединены с третьим и четвертым входами генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, второй выход генератора изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 соединен с входом блока сопряжения 12, который соединен с электронно-вычислительной машиной 13, мишень 16, первый вход блока управления электродами 18 подключен к выходу селектора скоростей 9, второй вход блока управления электродами 18 подключен к селектору удельных зарядов 10, выход блока управления электродами 18 подключен ко второму плоскому электроду 17, первый плоский электрод 17 подключен к заземлению.
Устройство работает следующим образом. Инжектор 1 генерирует заряженные частицы в заданном диапазоне масс с частотой порядка 1 Гц. Заряженная частица последовательно проходит первый линейный ускоритель 2, первый индукционный датчик 4, первую калибровочную секцию 7, второй индукционный датчик 4, вторую калибровочную секцию 7, третий и четвертый индукционные датчики 4, цилиндрические электроды 6, пятый и шестой индукционные датчики 4 и попадает на мишень 16. Первый и второй индукционные датчики 4 предназначены для определения произведения положительного потенциала батареи конденсаторов, установленной в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14 на удельный заряд частицы (U+·Q/m). Второй и третий индукционные датчики 4 предназначены для определения произведения отрицательного потенциала батареи конденсаторов, установленной в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14 на удельный заряд частицы (U-·Q/m). Третий и четвертый индукционные датчики служат для определения скорости частицы (V0) на выходе второй калибровочной секции 7. Пятый и шестой индукционные датчики 4 служат для определения скорости частицы (VВЫХ) перед мишенью 16. Пролетая внутри индукционного датчика 4, частица наводит на него потенциал, пропорциональный заряду частице. Так как индукционный датчик 4 изготовлен из металла, то его поверхность эквипотенциальна, а значит, не имеет значения, с какой части снимать напряжение. По поступающим с индукционных датчиков 4 сигналов селектор скоростей 9 и селектор удельных зарядов 10 формируют на своих выходах цифровой код начальной скорости частицы и код произведения разности напряжений на конденсаторных батареях, установленных в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14, на ее удельный заряд 
. В селекторе скоростей 9 измеряются временные интервалы пролета частицей центров датчиков для третьего и четвертого индукционных датчиков 4. Измеренные временные интервалы обратно пропорциональны скорости движения частицы. По поданным в генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 кодам начальной скорости и произведения разности напряжений на конденсаторных батареях, установленных в усилителе пачки импульсов переменной длительности 14, и удельного заряда частицы на его выходе формируется пачка импульсов, которая создает ускоряющее поле между каждой парой электродов 6. Данное поле меняется во времени соответственно положению частицы в ускоряющем тракте. Параметры пачки выбираются из ряда данных для формирования импульсов, заранее заложенных в генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 с ЭВМ 13. Усилитель пачки импульсов переменной длительности 14 усиливает сформированные генератором изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11 импульсы. Усиленные импульсы поступают на цилиндрические электроды 6 посредствам токоведущих шин 8 пятый и шестой индукционные датчики 4 подключены через соответствующие усилители 5 к генератору изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке 11, который служит также для передачи данных о частицах посредством блока сопряжения 12 в ЭВМ 13. По выходным данным селектора скоростей 9 и селектора удельных зарядов 10 блок управления электродами 18 формирует на своем выходе напряжение, которое поступает на второй плоский электрод 17, за счет чего между плоскими электродами 17 возникает отклоняющее электрическое поле, и частица откланяется на угол α. Величина напряжения является функцией параметров частицы и геометрии модифицированного селектора частиц. Затем частица попадает на мишень 16 и весь процесс повторяется. ЭВМ 13 производит статистику эксперимента и динамическое управление ускорителем.
В существующих ускорителях слабо заряженные частицы, которые ввиду малого заряда не были зарегистрированы измерительной системой, попадают на мишень. Для решения этой проблемы предложено расположить мишень под углом к оси ускорителя и использовать пару плоских электродов, электрическое поле между которыми будет отклонять на заданный угол только те частицы, параметры которых вводят в заданный диапазон. Таким образом, полностью исключается попадание лишних частиц на мишень, что существенно улучшает качество проведения эксперимента.
Claims (1)
- Ускоритель высокоскоростных твердых частиц, содержащий инжектор, индукционные датчики, усилители, линейный ускоритель, источник фиксированного высокого напряжения, цилиндрические электроды, селектор скоростей, селектор удельных зарядов, генератор изменяемых во времени частоты и длительности импульсов в пачке, блок сопряжения, электронно-вычислительную машину, усилитель пачки импульсов переменной длительности, каскадный генератор, токоведущие шины, мишень, калибровочные секции, состоящие из трех цилиндрических электродов, и токоведущие шины, выполненные в виде квадруполя, отличающийся тем, что в промежутке между последней парой индукционных датчиков и мишенью установлена пара плоских электродов, один из которых подключен к выходу блока управления электродами, а второй подключен к заземлению, входы блока управления электродами подключены к выходам селектора скоростей и селектора удельных зарядов, а мишень расположена под углом α к общей оси ускорителя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010114797/07A RU2447626C2 (ru) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010114797/07A RU2447626C2 (ru) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010114797A RU2010114797A (ru) | 2011-10-20 |
| RU2447626C2 true RU2447626C2 (ru) | 2012-04-10 |
Family
ID=44998866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010114797/07A RU2447626C2 (ru) | 2010-04-13 | 2010-04-13 | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447626C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534227C2 (ru) * | 2012-12-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
| RU2551474C1 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Импульсный рельсовый ускоритель |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4899084A (en) * | 1988-02-25 | 1990-02-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Particle accelerator employing transient space charge potentials |
| US5813217A (en) * | 1996-04-05 | 1998-09-29 | Beall; James C. | Ion beam thrust method |
| RU2153783C1 (ru) * | 1999-03-29 | 2000-07-27 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета | Индукционный ускоритель заряженных частиц (варианты) |
| RU2205525C2 (ru) * | 2001-07-30 | 2003-05-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П.Королева | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
| WO2008033149A2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-03-20 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Sequentially pulsed traveling wave accelerator |
| RU2371891C1 (ru) * | 2008-07-02 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
-
2010
- 2010-04-13 RU RU2010114797/07A patent/RU2447626C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4899084A (en) * | 1988-02-25 | 1990-02-06 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Particle accelerator employing transient space charge potentials |
| US5813217A (en) * | 1996-04-05 | 1998-09-29 | Beall; James C. | Ion beam thrust method |
| RU2153783C1 (ru) * | 1999-03-29 | 2000-07-27 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета | Индукционный ускоритель заряженных частиц (варианты) |
| RU2205525C2 (ru) * | 2001-07-30 | 2003-05-27 | Самарский государственный аэрокосмический университет им. акад. С.П.Королева | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
| WO2008033149A2 (en) * | 2005-10-24 | 2008-03-20 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Sequentially pulsed traveling wave accelerator |
| RU2371891C1 (ru) * | 2008-07-02 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2534227C2 (ru) * | 2012-12-18 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
| RU2551474C1 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Импульсный рельсовый ускоритель |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010114797A (ru) | 2011-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2371891C1 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц | |
| RU2447626C2 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц | |
| Murnane et al. | Electrostatic modelling and measurement of airborne particle concentration | |
| RU2593594C2 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц с коррекцией вектора скорости частиц | |
| CN103954789B (zh) | 离子速度分布函数瞬时测量装置及方法 | |
| US8309915B2 (en) | Mass spectrometer using an accelerating traveling wave | |
| RU2451434C1 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц с автоподстройкой функции распределения частиц по радиусу мишени | |
| RU2205525C2 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц | |
| RU189818U1 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твёрдых микрочастиц | |
| Telegin et al. | A study of the performance of an induction sensor for an accelerator of charged microparticles | |
| RU141790U1 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц с контролем вектора скорости частиц | |
| RU2487505C2 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц | |
| DE102014216157A1 (de) | Anemometer und Verfahren zur Bestimmung einer Strömungsgeschwindigkeit | |
| CN102841368B (zh) | 气体核辐射探测器收集的电荷数与外加电压的关系曲线测量方法及系统 | |
| RU2692236C1 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц | |
| Moronis et al. | A model for determining the unipolar ionic saturation current in parallel wire-cylinder electrodes during corona discharge | |
| RU2592060C2 (ru) | Устройство для исследования физических явлений при высокоскоростном ударе | |
| Jash et al. | Numerical study on the effect of design parameters and spacers on RPC signal and timing properties | |
| RU2551119C1 (ru) | Времяпролетный спектрометр ионов | |
| Chiarello et al. | Improving spatial and PID performance of the high transparency Drift Chamber by using the Cluster Counting and Timing techniques | |
| Sudakov et al. | TOF systems with two-directional isochronous motion | |
| RU78619U1 (ru) | Ускоритель заряженных частиц | |
| CN112997083A (zh) | 用于求取流体流在颗粒传感器区域中的速度的方法和设备 | |
| Moody et al. | A Comprehensive Counting System for Nuclear Physics Research Part IV. Introduction to Pulse Amplitude Analyzers | |
| RU2534227C2 (ru) | Ускоритель высокоскоростных твердых частиц |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120414 |