RU2515466C1 - Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце - Google Patents
Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515466C1 RU2515466C1 RU2012158148/07A RU2012158148A RU2515466C1 RU 2515466 C1 RU2515466 C1 RU 2515466C1 RU 2012158148/07 A RU2012158148/07 A RU 2012158148/07A RU 2012158148 A RU2012158148 A RU 2012158148A RU 2515466 C1 RU2515466 C1 RU 2515466C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- camera
- ion beam
- section
- particles
- test
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ускорителям низких и средних энергий различного назначения и, в частности, к электростатическим ускорителям. Заявленный способ включает извлечение ионизированных исследуемым пучком частиц остаточного газа в электрическом поле конденсатора, формирование извлеченных ионизированных частиц в ленточный пучок при помощи щели, отклонение электрическим полем конденсатора ионизированных частиц ленточного пучка в зависимости от их энергии, а также формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка путем подачи извлеченного ленточного пучка на электронно-оптический преобразователь, состоящий из усилителя на микроканальных пластинах и покрытой люминофором пластины и регистрацию оптического изображения с помощью видеокамеры. Оптическую ось видеокамеры позиционируют относительно экрана датчика изображения сечения пучка. На экран датчика наносят тестовую геометрическую фигуру, которую сравнивают с эталонной геометрической фигурой, заложенную в программном алгоритме вычислительной машины, после чего продолжают юстировку видеокамеры до момента совпадения форм эталонной и тестовой геометрических фигур. Технический результат заключается в повышении точности оценки распределения ионного пучка. 3 ил.
Description
Изобретение относится к ускорителям низких и средних энергий различного назначения и, в частности, к электростатическим ускорителям.
Известен способ оценки поперечного распределения зарядов в пучках заряженных частиц [Патент РФ России №1392645 «Способ измерения поперечного распределения зарядов в пучках заряженных частиц». Приоритет от 30.08.1988], включающий извлечение ионизированных исследуемым пучком частиц остаточного газа в электрическом поле конденсатора, формирование извлеченных ионизированных частиц в ленточный пучок при помощи щели, отклонение электрическим полем конденсатора ионизированных частиц ленточного пучка в зависимости от их энергии, формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка, путем подачи извлеченного ленточного пучка на электронно-оптический преобразователь, состоящий из усилителя на микроканальных пластинах и покрытой люминофором пластины, регистрацию оптического изображения с помощью видеокамеры.
Недостатком указанного способа является относительно низкая точность оценки распределения ионного пучка из-за фиксированного расположения оптической оси видеокамеры по центру экрана датчика изображения сечения пучка и фиксированная настройка объектива с полем зрения, охватывающим весь экран датчика изображения сечения пучка, что при малых размерах сечения пучка ухудшает разрешающую способность системы, а также из-за отсутствия проверки точности позиционирования видеокамеры перед экраном датчика изображения сечения пучка, что может приводить к искажению получаемых данных.
Технический результат состоит в исключении указанного недостатка, а именно в повышении точности оценки распределения ионного пучка.
Для достижения указанного технического результата в способе оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце, включающий извлечение ионизированных исследуемым пучком частиц остаточного газа в электрическом поле конденсатора, формирование извлеченных ионизированных частиц в ленточный пучок при помощи щели, отклонение электрическим полем конденсатора ионизированных частиц ленточного пучка в зависимости от их энергии, формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка, путем подачи извлеченного ленточного пучка на электронно-оптический преобразователь, состоящий из усилителя на микроканальных пластинах и покрытой люминофором пластины, регистрацию оптического изображения с помощью видеокамеры, предлагается:
- оптическую ось видеокамеры позиционировать относительно экрана датчика изображения сечения пучка;
- фокусное расстояние объектива видеокамеры настраивать в соответствии с положением и размером ионного пучка;
- на экране датчика изображать тестовую геометрическую фигуру;
- начать юстировку положения видеокамеры;
- эталонную геометрическую фигуру, заложенную в программном алгоритме в вычислительной машины, сравнивать с тестовой геометрической фигурой, нанесенной на экран датчика изображения сечения пучка;
- продолжать юстировку видеокамеры до момента совпадения форм эталонной и тестовой геометрических фигур.
Техническая сущность и принцип действия способа поясняются с помощью устройства, представленного на фиг.1-3, со следующими обозначениями: 1 - видеокамера; 2 - вычислительная машина; 3 - дисплей вычислительной машины; 4 - изображение сечения пучка; 5 - ионизационный датчик изображения сечения пучка; 6 - плоскость пластин извлекающего конденсатора датчика изображения сечения пучка; 7 - экран датчика изображения сечения пучка.
На фиг.1 представлены элементы системы оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце, на фиг.2 - иллюстрация позиционирования видеокамеры и изменения фокусного расстояния объектива для наиболее полного использования матрицы видеокамеры и повышения разрешающей способности системы оценки распределения ионного пучка, где а - в поле зрения видеокамеры 1 весь экран датчика 7; б - в поле зрения камеры только изображение сечения пучка 4; на фиг.3 - иллюстрация искажения формы регистрируемого изображения сечения пучка, где а - корректное положение видеокамеры, оптическая ось видеокамеры перпендикулярна плоскости пластин извлекающего конденсатора датчика 6; б - некорректное положение видеокамеры, оптическая ось видеокамеры неперпендикулярна плоскости пластин извлекающего конденсатора датчика; в - сравнение получаемых изображений, искаженное изображение показано пунктиром.
Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце включает: извлечение ионизированных частиц остаточного газа в электрическом поле конденсатора, формирование извлеченных ионизированных частиц в ленточный пучок, отклонение электрическим полем ионизированных частиц ленточного пучка в зависимости от их энергии и формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка.
Формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка осуществляют путем подачи извлеченного ленточного пучка на электронно-оптический преобразователь, состоящий из усилителя на микроканальных пластинах и покрытой люминофором пластины.
Полученное распределение сечения ионного исследуемого пучка преобразуют в видимое изображение, которое регистрируют с помощью видеокамеры 1.
Оптическую ось видеокамеры 1 позиционируют относительно экрана датчика изображения сечения пучка 7. Фокусное расстояние объектива видеокамеры 1 настраивают в соответствии с положением и размером исследуемого ионного пучка.
На экране датчика изображают тестовую геометрическую фигуру. Эталонную геометрическую фигуру, заложенную в программном алгоритме вычислительной машины 2, сравнивают с тестовой геометрической фигурой, нанесенной на экран датчика изображения сечения пучка 7.
Продолжают юстировку видеокамеры 1 до момента совпадения форм эталонной и тестовой геометрических фигур.
Работы по облучению различных материалов высокоэнергетичными ионами требуют строго контролировать и поддерживать на заданном уровне основные параметры ионного пучка в процессе облучения.
Высокие требования к параметрам ионного пучка при проведении облучений объясняются тем, что при дальнейшей обработке облученный материал делится на части, каждая из которых должна иметь минимально возможное отклонение по свойствам от заданных требований. Так, разброс энергий ускоренных ионов при проведении экспрессных имитационных исследований реакторных материалов не должен превышать ±0,5%, а неравномерность плотности распределения частиц по площади образца не должна превышать ±10%.
На тракте формирования и ускорения ионных пучков расположено множество ионно-оптических систем, которые влияют на выходные параметры ускоренных ионных пучков, такие как интенсивность, пространственное положение и энергия. По этим соображениям необходимо выбрать оптимальные режимы всех ионно-оптических систем по тракту ускорения ионов, обеспечивающих требуемый уровень параметров ускоренных пучков, и поддерживать их на заданном уровне в течение всего цикла облучения образцов.
Работа по поддержанию на заданном уровне параметров ионных пучков существенно осложняется тем обстоятельством, что процесс облучения образцов, в зависимости от поставленных условий по интенсивности ионного пучка, может длиться от нескольких секунд до суток и более. Прерывания пучка после начала облучения не допускается, поэтому для непрерывного контроля его параметров необходимо применение неразрушающих методик.
Примером конкретного исполнения может служить способ оценки распределения ионного пучка на облучаемом образце, реализованный на перезарядном электростатическом ускорителе ЭГП-15 ГНЦ РФ-ФЭИ. Остаточный газ - воздух. Напряжение на обкладках извлекающего конденсатора примерно 7,5 кВ. Геометрические размеры ленточного пучка, не более: 50×1 мм (по размеру формирующей щели). Формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка осуществляют путем подачи извлеченного ленточного пучка на усилитель на основе микроканальной пластины размером 64×42 мм. Люминофор на основе ZnS преобразует поток заряженных частиц в оптическое изображение, которое регистрируется аналоговой черно-белой видеокамерой с разрешением 600 ТВЛ. Объектив видеокамеры вариофокальный.
Оптическую ось видеокамеры позиционируют относительно экрана датчика изображения сечения пучка, фокусное расстояние объектива видеокамеры настраивают в соответствии с положением и размером ионного пучка, на экран датчика нанесена тестовая геометрическая фигура: прямоугольник (рамка по периметру экрана датчика изображения сечения пучка). Затем производят сравнение тестовой геометрической фигуры с эталонной геометрической фигурой также в виде прямоугольника.
Вычислительная машина: PentiumD/2.8 ГГц/2 ГБ ОЗУ. Программное обеспечение: модифицированное ПО [2].
Положение и размер ионного пучка: положение изменяется в процессе настройки ускорителя, форма круг или эллипс с размерами по осям в пределах 3-10 мм.
Юстировкой камеры добиваются отсутствия искажений изображения сечения пучка, что повышает точность оценки распределения ионного пучка.
Источники информации
1. Патент РФ на изобретение №1462521. Ионизационный датчик распределения плотности пучка заряженных частиц по поперечному сечению. Приоритет от 08.12.1986.
2. Артемьев А.Н., Артемьев Н.А., Латушкин С.Т. и др. Цифровая обработка телевизионной информации о геометрических параметрах ионизирующих пучков. // Труды 13-й Международной конференции "Электростатические ускорители заряженных частиц". Обнинск, май 2000 г. - Обнинск: ОНТИ ГЩ РФ-ФЭИ. - Стр. 246-248.
Claims (1)
- Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце, включающий извлечение ионизированных исследуемым пучком частиц остаточного газа в электрическом поле конденсатора, формирование извлеченных ионизированных частиц в ленточный пучок при помощи щели, отклонение электрическим полем конденсатора ионизированных частиц ленточного пучка в зависимости от их энергии, формирование двухмерного изображения сечения исследуемого ионного пучка, путем подачи извлеченного ленточного пучка на электронно-оптический преобразователь, состоящий из усилителя на микроканальных пластинах и покрытой люминофором пластины, регистрацию оптического изображения с помощью видеокамеры, отличающийся тем, что оптическую ось видеокамеры позиционируют относительно экрана датчика изображения сечения пучка, фокусное расстояние объектива видеокамеры настраивают в соответствии с положением и размером ионного пучка, на экран датчика наносят тестовую геометрическую фигуру, начинают юстировку положения видеокамеры, эталонную геометрическую фигуру, заложенную в программном алгоритме вычислительной машины, сравнивают с тестовой геометрической фигурой, нанесенной на экран датчика изображения сечения пучка, и продолжают юстировку видеокамеры до момента совпадения форм эталонной и тестовой геометрических фигур.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012158148/07A RU2515466C1 (ru) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012158148/07A RU2515466C1 (ru) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2515466C1 true RU2515466C1 (ru) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012158148/07A RU2515466C1 (ru) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515466C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116678500A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-09-01 | 深圳市华怡丰科技有限公司 | 一种可视化检测治具 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392645A1 (ru) * | 1986-10-29 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я А-1758 | Способ измерени поперечного распределени зар дов в пучках зар женных частиц |
| SU1462521A1 (ru) * | 1986-12-08 | 1989-02-28 | Предприятие П/Я А-1758 | Ионизационный датчик распределени плотности пучка зар женных частиц по поперечному сечению |
| JP2010075584A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Hitachi Ltd | 粒子線照射システム及びこの制御方法 |
-
2012
- 2012-12-28 RU RU2012158148/07A patent/RU2515466C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392645A1 (ru) * | 1986-10-29 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я А-1758 | Способ измерени поперечного распределени зар дов в пучках зар женных частиц |
| SU1462521A1 (ru) * | 1986-12-08 | 1989-02-28 | Предприятие П/Я А-1758 | Ионизационный датчик распределени плотности пучка зар женных частиц по поперечному сечению |
| JP2010075584A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Hitachi Ltd | 粒子線照射システム及びこの制御方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116678500A (zh) * | 2023-06-05 | 2023-09-01 | 深圳市华怡丰科技有限公司 | 一种可视化检测治具 |
| CN116678500B (zh) * | 2023-06-05 | 2024-04-12 | 深圳市华怡丰科技有限公司 | 一种可视化检测治具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7655929B2 (en) | Ion beam measuring method and ion implanting apparatus | |
| JP2010251174A (ja) | イオン源、質量分析装置、制御装置、制御方法、制御プログラムおよび記録媒体 | |
| KR20140086992A (ko) | 질량 분석기 | |
| TWI803572B (zh) | 帶電粒子束裝置、試料加工觀察方法 | |
| US9312100B2 (en) | Sensitivity correction method for dose monitoring device and particle beam therapy system | |
| Giacomini et al. | Ionization profile monitors-IPM@ GSI | |
| JP2015087237A (ja) | 質量分布計測方法及び質量分布計測装置 | |
| JP2009295475A (ja) | イオン注入装置およびビーム軌道補正方法 | |
| RU2515466C1 (ru) | Способ оценки распределения ионного пучка перезарядного электростатического ускорителя на облучаемом образце | |
| JP5885474B2 (ja) | 質量分布分析方法及び質量分布分析装置 | |
| US9299552B2 (en) | Sputter neutral particle mass spectrometry apparatus | |
| Tsigaridas et al. | Timewalk correction for the Timepix3 chip obtained with real particle data | |
| KR20180115767A (ko) | 질량 분석기 또는 다른 대전 입자 디바이스에서 사용하기 위한 대전된 2차 입자용 추출 시스템 | |
| Vinelli et al. | Real-time monitoring of a positron beam using a microchannel plate in single-particle mode | |
| JPH0450699B2 (ru) | ||
| US9754772B2 (en) | Charged particle image measuring device and imaging mass spectrometry apparatus | |
| Brücken et al. | GEM Foil quality assurance for the ALICE TPC upgrade | |
| Winkler | Emittance measurements at laser-wakefield accelerators | |
| US4967078A (en) | Rutherford backscattering surface analyzer with 180-degree deflecting and focusing permanent magnet | |
| Yasuda et al. | Ion microbeam facility at the wakasa wan energy research center | |
| CN109923408A (zh) | 离子分析装置 | |
| KR960000808B1 (ko) | 이차 이온 질량분석기 | |
| Razuvaev et al. | The low energy muon beam profile monitor for the muon g− 2/EDM experiment at J-PARC | |
| Tchórz et al. | Capabilities of Thomson parabola spectrometer in various laser-plasma-and laser-fusion-related experiments | |
| JP2006147244A (ja) | イオン注入装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181229 |