SU1009219A1 - Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam - Google Patents

Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam Download PDF

Info

Publication number
SU1009219A1
SU1009219A1 SU813322141A SU3322141A SU1009219A1 SU 1009219 A1 SU1009219 A1 SU 1009219A1 SU 813322141 A SU813322141 A SU 813322141A SU 3322141 A SU3322141 A SU 3322141A SU 1009219 A1 SU1009219 A1 SU 1009219A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
source
microchannel plate
output
current collector
negative
Prior art date
Application number
SU813322141A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Н. Брюханов
В.А. Резвов
Л.И. Юдин
Original Assignee
Предприятие П/Я А-1758
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-1758 filed Critical Предприятие П/Я А-1758
Priority to SU813322141A priority Critical patent/SU1009219A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1009219A1 publication Critical patent/SU1009219A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ВРЕЖННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЧАСТЩ , содержащий отражательный электрод , соединенный с источником высокого отрицательного напр жени , микроканальную пластину с источником питани , токоприемник и регистрирующее устройство, отличающийс  тем, что., с целью повышени  чувстви-тельности и помехозащищенности датчи ка, в него.дополнительно введены источник запирающего напр1 1жени , генератор строб-импульсов, низкочастрт- ный фильтр и схема синзфониэации, причем положительныйвывод источника запирающего напр жени  соединен с вы ходом микроканальной пластины, а отрицательный - с общей шиной токоприемник соединен через сопротивле1ше с общей шиной, через конденсатор - С; генератором строб-импульсов .И через низкочастотный фильтр - с регистрирукицим устройством, генератор строб- импульсов и регистрирующее устройство соединены со схемой синхро1тэвций, а источник отрицательного высокого I : напр жени  положительным выходом соединен с входом ьмкроканальной плас- i тины.:A CONTACT-FREE SENSOR OF HAZARDOUS PARAMETERS OF THE BEAM OF ACCELERATED PARTS, containing a reflective electrode connected to a high negative voltage source, a microchannel plate with a power source, a current collector and a recording device, characterized in that. .in addition, a source of a blocking current, a strobe pulse generator, a low-frequency filter, and a synphonietion circuit are introduced, with a positive output of the source of locking Connected to the output of the microchannel plate, and the negative to the common bus, the current collector is connected via a resistor to the common bus and through a capacitor C; a strobe pulse generator. And through a low-pass filter - with a recording device, a strobe pulse generator and a registering device are connected to the sync circuit, and the source of negative high I: voltage is connected to the positive channel output of the i-channel:

Description

Изобретение относитс  к технике физического эксперимента и может быть использовано на ускорител х, в частности на циклотронах дл  диагностики временных параметров микросгустков ускоренных частиц. Известен бесконтактный датчик дл  диагностики временных параметров пуч ка ускоренных частиц, содержащий индукционный пикап-электрод и схему преобразовани  сигналов l | . Недостатком датчика такого типа  вл етс  его слаба  помехозап{ищенность , св занна  с тем, что физическа  природа полезного сигнала и различного рода помех идентична (в обоих случа х св зь с датчиком осуществл етс  электромагнитными пол ми). Это накладывает определенньй предел на возможности применени  таких датчиков на ускорител х. Наиболее близким техническим решением к описываемому  вл етс  бесконтактный датчик временных параметров пучка ускоренных частиц, содержа щий отражательный электрод, соединенный с источником высокого отрицательного напр жени , микроканальную пластину с источником питани , токоприемник и регистрирующее устройство 2 . Недостаток известного датчика заключаетс  в том, что аиплитуда выходных сигналов с токоприемника при регистрации микросгустков, пучка 1щк лотрона весьма мала. Это св зано с физическим ограничением среднего то ка микроканальной пластины значением мкА. При скважности микросгус ков пучка Q-20 (частота повторени  л. 10 мГц, длительность-v 5 не) на нагрузке согласованного тракта Переда чи с волновым сопротивлением О амплитуда вьпсодных сигналов будет ( МБ. Регистраци  стол малых широкополосных сигналов требует использовани  сложных пшрокополосных усилителей и в услови х значительных высокочастотных помех св зана с известными трудност ми. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и помехозащи щенности бесконтактного датчика вре менных параметров пучка ускоренных частиц. Поставленна  цель достигаетс  те что в бесконтактный датчик временны параметров пучка ускоренных частиц. содержащий отражательный электрод, соединенный с источником высокого отрицательного напр жени , микроканальную пластину с источником питани , токоприемник и регистрирующее устройство, введены источник запирающего напр жени , генератор строб-импульсов , низкочастотный фильтр и схема синхронизации, причем положительный вывод источника запирающего напр жени  соединен с выходом микроканальной пластины, а отрицательный с общей шиной, токоприемник соединен через сопротивление с общей шиной, через конденсатор - с генератором строб-импульсов и через низкочастотный фильтр - с регистрирующим устройством , генератор строб-импульсов и регистрирующее устройство соединены со схемой синхронизации, а источник отрицательного высокого напр жени  положительным выходом соединен с входом микроканальной пластины. На чертеже показана структурна  схема бесконтактного датчика временных параметров пучка циклотрона. Он содержит микросгусток пучка 1, отражательный электрод 2, источник высокого отрицательного напр жени  3, микроканальную пластину 4, блок питани  микроканальной пластины 5, источник запирающего напр жени  6, токоприемник 7, конденсатор 8, генератор строб-импульсов 9, систему синхронизации генератора строб-импульсов 10, фильтр 11, низкочастотный осциллограф 12; высокоомное сопротивление 13. В стороне от оси пролета микросгустков пучка 1 размещен отражательный электрод 2, соединенный с источником высокого отрицательного напр жени  3. С другой стороны размещена микроканальна  пластина 4 с блоком питани  5, выход которой соединен с источником запирающего напр жени  6. Токоприемник 7 выходного тока микроканал ьной пластины 4 соединен через конденсатор 8 с генератором стробимпульсов 9 и через фильтр 11 - с низкочастотным осциллографом 12, причем на выходе фильтра включено высокоомное сопротивление 13. Частота строб-импульсов формируетс  системой синхронизации 10 из частоты ускор ющего напр жени  ускорител . Датчик работает следующим образом . Микросгустки пучка 1, пролета  в районе размещет1  датчика, производ т ионизацию молекул остаточного газа, рожда  ионноэлектронные пары. Освобожденные электроны под воздейст , зием электрического пол , создаваемого отражательным электродом 2, сое диненным с источником высокого отрицательного напр жени  3, попадают на вход микроканальной пластины 4, где происходит их размножение. Выход мик роканальной пластины 4 подключен к источнику запирающего напр жени  таким образом, что ток на токоприемнике 7 отсутствует. С приходом импульс от генератора строб-импульсов 9 промежуток микроканальна  пластина 4 токоприемник 7 открываетс  и на конденсаторе 8 по вл етс  зар д, пропор циональный мгновенному значению тока пучка в этот момент времени. При непрерывном смещении строб-импульсов относительно микросгустков на конден саторе 8 вьщеп етс  низкочастотный сигнал, представл ющий собой низкочастотный аналог сигнала микросгустков пучка. Черезфильтр 11 этот сигНеШ подаетс  на низкочастотный-осцил лограф 12. Особенность описываемой схемы состоит в том, что в качестве смесительного диода стробоскопа используетс  промежуток между выходом микроканальной пластины и токоприемником. Нормально запертый источником смещени  промежуток открываетс  стробимпульсами , однако изменение зар да на конденсаторе (рабочий сигнал) по вл етс  только при наличии выходного тока микроканальной пластины. Посто нна  составл юща  напр жени  строб-импульсов на вход регистрирующего устройства не проходит благодар  конденсатору 8, а их высокочастотна  составл юща  легко подавл етс  простейшим фильтром 11. Описываемое устройство позвол ет на несколько пор дков увеличить амплитуду выходных сигналов, а значит и чувствительность и помехозащищенность , при сохранении широкой полосы пропускани  за счет стробоскопического преобразовани  выходного сигнала микроканальной пластины 4. Это обеспечивает измерение временных параметров микросгустков пучка практически во всем диапазоне рабочих токов ускорител . Например, при давлении в ионопроводе rv, тор веро тность рождени  ионноэлектронной пары одной частицы-v 1/см. При среднем токе ускоренного пучка - 1 мкА средний ток на входе микроканальной пластины -vlO А. При коэффициенте умножени  пластины f.0 средний выходной ток vIO А. Применение стробировани  позвол ет использовать входное сопротивление предварительного усилител  пор дка 1-10 мОм без ухудшени  полосы пропускани  устройства, котора  определ етс  только длительностью строб-импульсов. Амплитуда выходных сигналов при этом составл ет 0,1-1 В, что существенно превышает уровень низкочастотных помех. Таким образом, порогова  чувствительность предлагаемого датчика, ограниченна  помехами, составит величину / 10 А среднего тока циклотрона.The invention relates to a physical experiment technique and can be used at accelerators, in particular at cyclotrons, for diagnostics of the temporal parameters of microbunches of accelerated particles. A contactless sensor for diagnosing the time parameters of a beam of accelerated particles is known, which contains an induction pickup electrode and a signal conversion circuit l | . The disadvantage of a sensor of this type is its weak noise immunity, due to the fact that the physical nature of the useful signal and various types of interference are identical (in both cases, communication with the sensor is effected by electromagnetic fields). This imposes a definite limit on the applicability of such sensors to accelerators. The closest technical solution to the one described is a contactless sensor of the accelerated particle beam, containing a reflective electrode connected to a high negative voltage source, a microchannel plate with a power source, a current collector and a recording device 2. The disadvantage of the known sensor lies in the fact that the amplitude of the output signals from the current collector during the registration of microbunches, the beam of 1 pc of the lotron, is very small. This is due to the physical limitation of the average current of a microchannel plate to μA. With a Q-20 micro-pulse duty cycle (repetition frequency of L. 10 mHz, duration-v 5 n) on the load of the matched path. Transmissions with a wave impedance O the amplitude of the high-voltage signals will be (MB. Registration of a table of small broadband signals requires the use of complex wideband amplifiers and under conditions of significant high-frequency interference, it is associated with known difficulties. The aim of the invention is to increase the sensitivity and noise immunity of a non-contact sensor of temporal parameters of an accelerated particle beam. An avalan target is achieved: a blocking source, a strobe generator, a low-pass filter are introduced into a contactless sensor of time parameters of an accelerated particle beam containing a reflective electrode connected to a high negative voltage source, a microchannel plate with a power source, a current collector and a recording device. and a synchronization circuit, the positive terminal of the blocking voltage source being connected to the output of the microchannel plate, and the negative terminal to the common busbar The current collector is connected via a common bus through a resistance, through a capacitor to a strobe pulse generator, and through a low-pass filter to a recorder, a strobe pulse generator, and a recording device are connected to the synchronization circuit, and a negative output source is connected to the positive output. microchannel plate. The drawing shows a structural diagram of a contactless sensor of the timing parameters of a cyclotron beam. It contains a micro-bunch of beam 1, a reflective electrode 2, a source of high negative voltage 3, a microchannel plate 4, a power supply unit for a microchannel plate 5, a source of blocking voltage 6, a current collector 7, a capacitor 8, a strobe pulse generator 9, a strobe generator impulses 10, filter 11, low-frequency oscilloscope 12; high resistance 13. Aside from the micro-bunch axis of the beam 1, a reflective electrode 2 is placed, connected to a source of high negative voltage 3. On the other hand, a microchannel plate 4 is placed with a power supply unit 5, the output of which is connected to a blocking voltage source 6. Current collector 7 The output current of the microchannel plate 4 is connected through a capacitor 8 to a pulse generator 9 and through a filter 11 to a low-frequency oscilloscope 12, with a high resistance of 13. H simplicity of strobe pulses generated synchronization system 10 from frequency acceleration voltage accelerator. The sensor works as follows. Microbunches of beam 1, the span in the region of the sensor1, produce ionization of the molecules of the residual gas, giving birth to ion-electron pairs. The released electrons under the influence of the electric field created by the reflective electrode 2, connected to a source of high negative voltage 3, enter the input of the microchannel plate 4, where they multiply. The output of the microchannel plate 4 is connected to a source of blocking voltage in such a way that there is no current on the current collector 7. With the arrival of a pulse from the strobe pulse generator 9, the gap of the microchannel plate 4 the current collector 7 opens and a charge appears on the capacitor 8 proportional to the instantaneous value of the beam current at this time instant. With a continuous displacement of strobe pulses relative to microbunches on condenser 8, a low-frequency signal is split, which is a low-frequency analog of the signal of microbunches of the beam. Through filter 11, this signal is fed to a low-frequency oscilloscope 12. The feature of the described scheme is that the gap between the output of the microchannel plate and the current collector is used as the mixing diode of the stroboscope. The gap, normally closed by the bias source, is opened by strobe pulses, however, a change in the charge on the capacitor (operating signal) appears only when there is an output current of the microchannel plate. The constant voltage component of the strobe pulses at the input of the recording device does not pass due to the capacitor 8, and their high-frequency component is easily suppressed by the simplest filter 11. The described device allows increasing the amplitude of the output signals by several orders of magnitude, and hence the sensitivity and noise immunity. , while maintaining a high bandwidth due to the stroboscopic conversion of the output signal of the microchannel plate 4. This provides a measurement of the time parameters of the microscope Cove beam substantially throughout the range of operating currents accelerator. For example, when the pressure in the ion guideline rv, the torus, the probability of the birth of an ion-electron pair of one particle is v 1 / cm. With an average accelerated current of 1 µA, the average current at the input of a microchannel plate is vlO A. At a plate multiplication factor of f.0, the average output current vIO A. Using gating allows the use of a preamplifier input impedance of the order of 1-10 mΩ without degrading the passband device, which is determined only by the duration of the strobe pulses. The amplitude of the output signals in this case is 0.1-1 V, which significantly exceeds the level of low-frequency noise. Thus, the threshold sensitivity of the proposed sensor, limited by interference, will be equal to / 10 A of the mean current of the cyclotron.

Claims (1)

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащий отражательный электрод, соединенный с источником высокого отрицательного напряжения, микроканальную пластину с источником питания, токоприемник и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что., с целью повышения чувствительности и помехозащищенности датчика, в него.дополнительно введены источник запирающего напряжения, генератор строб-импульсов, низкочастотный фильтр и схема синхронизации, причем положительный'вывод источника запирающего напряжения соединен с выходом микроканальной пластины, а отрицательный - с общей шиной, токоприемник соединен через сопротивление · с общей шиной, через конденсатор - с генератором строб-импульсов ,И через низкочастотный фильтр - с регистрирующим устройством, генератор стробимпульсов и регистрирующее устройство соединены со схемой синхронизаций, а источник отрицательного высокого ; напряжения положительным выходом соединен с входом микроканальной плас- . § тины.NON-CONTACT SENSOR OF TIME PARAMETERS OF A BEAM OF ACCELERATED PARTICLES, containing a reflective electrode connected to a high negative voltage source, a microchannel plate with a power source, a current collector and a recording device, characterized in that., In order to increase the sensitivity and noise immunity of the sensor, the source is additionally introduced into it. a blocking voltage, a strobe generator, a low-pass filter and a synchronization circuit, with a positive output of the blocking voltage source connected to the output of the microchannel plate, and the negative one connected to the common bus, the current collector is connected through resistance and the source is negative high; voltage positive output connected to the input of the microchannel plas-. § tina.
SU813322141A 1981-07-24 1981-07-24 Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam SU1009219A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813322141A SU1009219A1 (en) 1981-07-24 1981-07-24 Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813322141A SU1009219A1 (en) 1981-07-24 1981-07-24 Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1009219A1 true SU1009219A1 (en) 1984-12-23

Family

ID=20970857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813322141A SU1009219A1 (en) 1981-07-24 1981-07-24 Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1009219A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Резвов В.А. и К|цин Л.И. Устройство дл непрерывного контрол параметров выведенного пучка циклотрона. ПТЭ, 6, 1975, с. 23. 2. I.L.Wiza Mickrochannel Plate detectors Nucl. Instr. and meth. V. 162, W 1-3, part ri, 1979, p. 587 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4766312A (en) Methods and apparatus for detecting negative ions from a mass spectrometer
US2468687A (en) Pulse storage device
US3723891A (en) Frequency to voltage converter
SU1009219A1 (en) Contactless pickup of time parameters of accelerated particle beam
CA2260650A1 (en) Inductive proximity switch
US4532442A (en) Noise reduction in electronic measuring circuits
US3479599A (en) Signal sensitive depressed threshold detector
US4438394A (en) Capacitively-coupled inductive sensor
GB1387173A (en) Energy analyzer of the coaxial cylindrical type
US2798162A (en) Mass spectrometer
US3234408A (en) Pulse producing capacitor circuits including one or more commutating switches
HU186327B (en) Circuit arrangement for dampint electromagnetic disturbances in potical receivers
US4300101A (en) Multiple parallel input noise reduction system
US3596209A (en) Sidelobe suppression by phase cancellation in traveling wave devices
US3577165A (en) Linear scanning arrangement for a cycloidal mass spectrometer
US3515869A (en) Mass spectrometer exponential electromagnetic scanning arrangement providing for automatic discharge of the scanning magnet coil
GB1511662A (en) Method and apparatus for detecting a field
US4117414A (en) Signal conditioning circuit
SU790226A1 (en) Amplifier with tracking zero level
SU604144A1 (en) Comparison arrangement
SU1396072A1 (en) Device for contactless measurement of amplitude of pulsed signals
SU374725A1 (en) DEVICE FOR FORMING RECTANGULAR PULSES FROM SINUSOIDAL VOLTAGE
US3174110A (en) Remotely controlled modulating system
JPS60187875A (en) Shaping of waveform
SU1273835A1 (en) Low-frequency phasemeter