, Изобретение относитс к ускорительной технике и может быть использовано дл измерени параметров пучков зар женных частиц. Как правило, регистраци параметров пучков зар женных частиц на выходе ускорител осуществл етс датчи ками магнитно-индукционного, резонаторного или коллекторного типа, элек тростатическими сигнальными электродами , датчиками Холла, мониторами вторичной эмиссий, стекл нными и фото пленочными индикаторами. Такие преоб разователи позвол ют измер ть параметры пучков зар женных частиц, если длительность сгустков тока пучка находитс в интервале от сотен микросекунд до единиц наносекунд. В последнее врем перспективное развитие получили линейные ускорители электронов, работающие в пикосекундном .временном интервале. Актуаль ность измерени тока, длительности и положени таких коротких импульсов ускоренных электронов потребовала разработки широкополостных преобразо вателей, обладающих хорошей помехоустойчивостью , повышенной чувстви-. тельностью и прозрачных по отношению к пучку. Известно устройство дл измерени параметров пикосекундных импульсов с помощью коаксиальных датчиков С ООднако хорошие частотные характеристики коаксиальных датчиков не уда атс реализовать из-за ограниченной широкополостности передающих цепей и конечного времени нарастани совре менных стробоскопических осциллографов , необходимость использовани которых вл етс недостатком этого . устройства. Известно устройство дл измерени импульсного тока пучка и положени пучка ускоренных электронов с помощью магнитно-индукционного датчика Такой преобразователь вл етс .полностью прозрачным и позвол ет не раз руша и не возмуща пучок, измерить его параметры 2. Основным недостатком вл етс мала широкополостность преобразовате .п , что не позвол ет использовать его дл измерени параметров пучка, состо щего из сгустков длительностью менее 1 не. Известно устройство, используемое дл иаб.пюдени формы и положени 8 82 пучка ускоренных электронов. В устройстве используетс свечение, возникающее при бомбардировке пучком поверхности различных материалов. Основной вклад в свечение вносит переходное, излучение, которое возникает при переходе равномернодвижущегос электрона из одной среды в другую. Облада очевидными дocтoинcfвами: щирокополостностью и высокой чувствительностью, данное устройство может быть использовано дл измерени параметров пучков пикоеекундной длительности ГЗ . Осйовным недостатком этого устройства вл етс его непрозрачность по отношению к пучку. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс устройство дл измерени параметров пучков зар женных частиц, содержащее источник светового излучени , преобразователь светового излучени с оптически неактивными парамагнитными кристаллами, чувствительный к элек/ тромагнитному излучению исследуемого пучка частиц, регистратор светового излучени , а также средства дл ввода светового излучени в преобразователь и дл транспортировки преобразованного светового излучени к регистратору . Преобразователь выполнен в виде коаксиала с емкостным зазором на одном из концов. В полости коаксиала размещен оптический элемент. При прохождении емкостного зазора пучок возбуждает в коаксиале электромагнитную волну типа ТЕМ. Электрическое поле этой волны, приложенное вдоль оптической оси кристалла, вызывает поворот плоскости пол ризации проход щего через него света на определенный угол, величина которого линейно пропорциональна величине приложенного напр жени (эффект Поккельса) 4}. Основными недостатками данного устройства вл ютс технологическа сложность и дороговизна изготовлени преобразовател , недостаточна чувствительность из-за того, что лишь некотора часть электромагнитного пол , создаваемого движущимс пучком зар женных частиц, оказывает воздействие на криста.лл, а также неудовлетворительна помехозащищенность преобразовател и невозможность, измерени ч положени пучков пикосекундной длительности . Цель устройства - повышение чувст вительности и помехозащищенности. Поставленна цель достигаетс тем что в известном устройстве дл измерени параметров пучков зар женных частиц, содержащем источник светового излучени , преобразователь светового излучени с оптически неактивны ми парамагнитными кристаллами, чувст вительный к электромагнитному излуче нию исследуемого пучка частиц, регис ратор светового излучени , а также средства дл ввода светового излучени в преобразователь и дл транспор тировки преобразованного светового излучени к регистратору, преобразователь помещен в металлический корпус из немагнитного материала с отве сти ми дл прохождени светового излучени , выполнен в виде тороида из ферромагнетика, в теле которого на диаметрально противоположных сторонах дл прохождени светового излуче ни образованы два параллельных канала , плоскость которых ориентирована перепендикул рно к исследуемому пучку, а в середине каждого из каналов установлены оптически неактивные парамагнитные кристаллы, причем опти тическа ось каждого кристалла орие тирована перпендикул рно к оси канала- . Схема устройства дл измерени то ка пучка и положени пучка пикосе кундной длительности показана на чер теже. Предлагаемое устройство состоит из прербразовател - светового излучени , .представл ющего-собой ферритовый тороид 1, в котором имеютс два канала 2 дл прохождени светового излучени от источника 3, в качестве которого используетс лазер, и расположенного на выходе ускорител 4. В каналах размещены оптические элементы - кристаллы 5. Ферритовый тороид 1 помещен в экранирующий кожух 6, в котором имеютс четьфе отверсти дл прохождени светового излучени . Дл разводки светового излучени по каналам использована система полупро зрачных зеркал 7 и зеркал в поворотных . На выходе каналов датчика установлена система регистрации,в качестве которой использованы пол роиды 9, электронно-оптический преобразователь (ЭПО) 10 и фотохронограф 11. 784 Работа устройства происходит следующим образом. Плоскопол ризованное световое излучение от лазера 3 через оптическую систему зеркал 7 и 8 попадает на кристаллы 5. Движущийс пучок зар женных частиц создает вокруг себд магнитное поле, которое индицируетс в магнито- проводе датчика. Действие магнитного пол пучка зар женных частиц на кристаллы 5 сводитс к следующему: магнитное поле поворачивает угол плоскости пол ризации светового излучени на некоторый угол в случае, если направление силовых линий магнитного пол перпендикул рно оптической оси кристалла (эффект Фараде ). Величина поворота плоскости пол ризации зависит от величины тока и положени пучка зар женных частиц. При измерении тока пучка достаточно использовать лишь один кристалл, а измерение положени требует использовани двух кристаллов. Рассмотрим более подробно работу устройства при измерении положени пучка зар женных частиц. При прохождении пучка точно по центру тороида положение кристаллов 5 должно быть выбрано так, что оптическа ось кристаллов 5 лежит в плоскости пол ризации светового излучени от лазера 3. Положение пол роидов 9 выбираетс так, что световое излучение не проходит .через них. Тогда при отклонении пучка от центра за счет магнитного вращени плоскости пол ризации в кристаллах на систему регистрации поступают два сигнала интенсивностью 1 и Ij,. Разность этих сигналов Д1 зависит от величины смещени положени пучка зар женных частиц от центра оси симметрии датчика. Можно показать , что 4Т может быть оценено по формуле 2 ЗУФ; 2 no. -5Sin - интенсивность светового излучени , падающего на каждый из кристаллов, Вт/см, v «- 4посто нна Верде, 7( А -толщина крчс.талла, м; -коэффициенты, завис щие от природы вещества и температуры; Л - длина волны светового излучени , м; 5 - площадь поперечного се чени ферромагнитного тороида, Ф и 2 потоки магнитной индукции , действующие на кристаллы 1 и 2 со ответственно, Вб причем Ф 0,2 If,C/uPn - ток пучка. А; где In длина магнитопровода, м; магнитна проницаемость ферромагнетика, Тл/AMj рассто ние от пучка до , и rjвнешней и внутренней пове ности тороида, м. Оцен величину 41, Измеренную системой регистрации, дл примера задают следующие параметры преобразовател и пучка зар женных частиц; R 0,03 м; R 0,05 м, /U, 50 (фе рит марки 50 Вч); толщина ферритово го тороида - h 0,01 м; Ip 100 А d 5-10-3 м; V 28,2 х 10 мин/Тл. дл кристаллов ZnS при и длине волны светового излучени Я 589 10м; 1по(ж Вт/см ; величина сме щени - Л1 - 10 м. Тогда дл ЛТ получаем величину 10 Вт/см. В насто щее врем измер ние таких интенсивностей возможно только с использованием электроннооптического преобразовател , облада ющего кроме .высокого разрешени по мощности и высоким временным разрешением (). В качестве источника излучени может быть использован любой лабораторный газовый лазер непрерывного действи с интенсивностью излучени (1 « 10) Вт/см. Дл измерени пара метров пучков зар женных частиц пи косекундной длительности может быть использован фотохронограф, например прибор типа Пикохрон или ФЭР-2. В фотохронографе использован электронно-оптический преобразователь типа УМИ-93, С целью улучшени помехозащищенности ферриговый тороид помещен в экран из немагнитного материала. Устройство обладает повьшенной чувствительностью за счет применени современных быстродействующих ферритов , предназначенных дл усилени магнитного пол , создаваемого пучком ускоренных зар женных частиц. Дальнейшее увеличение чувствительности преобразовател в устройстве может быть получено за счет использовани метода многократного прохождени светового излучени через оптический элемент, дл чего кристалл помещаетс в оптический резонатор открытого типа. Устройство обладает простой и технологичной конструкцией датчика. Предлагаемое устройство позвол ет измер ть ток, положение пучка ускоренных зар женных частиц при работе линейного ускорител в нано- и пикосекундном режиме. При этом измерение положени пучка, состо щего из коротких сгустков , возможно при сохранении максимальной чувствительности датчик а. Таким образом, предлагаемое устройство полностью прозрачно дл измер емого пучка зар женных частиц, обладает высокой чувствительностью, помехозащищенностью и позвол ет измер ть параметры пучков пико- и наносекундной длительности с высоким временным разрешением. Устройство найдет широкое применение при разработке сильноточных короткоимпульсных линейных ускорителей ,, при проведении физических и химических радиационных исследований. f- ИThe invention relates to accelerator technology and can be used to measure the parameters of a beam of charged particles. As a rule, the parameters of charged particle beams at the accelerator output are recorded by magnetic induction, resonator or collector type sensors, electrostatic signal electrodes, Hall sensors, secondary emission monitors, glass and photo indicators. Such converters can measure the parameters of charged particle beams if the duration of the beam current bunches is in the range of hundreds of microseconds to a few nanoseconds. Recently, linear electron accelerators operating in a picosecond time interval have received promising development. The relevance of measuring the current, duration, and position of such short pulses of accelerated electrons required the development of wide-band converters with good noise immunity, increased sensitivity. full and transparent with respect to the beam. A device for measuring the parameters of picosecond pulses with coaxial sensors is known. However, the good frequency characteristics of coaxial sensors cannot be realized due to the limited broadbanding of the transmitting circuits and the finite rise time of modern stroboscopic oscilloscopes, the need for which is a disadvantage of this. devices. A device is known for measuring the pulsed current of a beam and the position of a beam of accelerated electrons using a magnetic induction sensor. Such a converter is completely transparent and allows you to measure its parameters without destroying and disturbing the beam. 2. The main drawback is the small width of the bandwidth of the converter. which does not allow it to be used to measure the parameters of a beam consisting of bunches with a duration of less than 1 n. It is known a device used for subduing the shape and position of 8 82 beams of accelerated electrons. The device uses the glow produced when a beam is bombarded by the surface of various materials. The main contribution to luminescence is made by the transition radiation, which occurs when a uniformly moving electron passes from one medium to another. Possessing obvious sound properties: broad bore and high sensitivity, this device can be used to measure the parameters of bunches of picosecond duration HZ. An axial drawback of this device is its opacity with respect to the beam. The closest to the proposed technical essence is a device for measuring the parameters of charged particle beams, containing a source of light, a converter of light with optically inactive paramagnetic crystals, sensitive to the electromagnetic / electromagnetic radiation of the particle beam under study, a recorder of light radiation, as well as inputting light into the converter and for transporting the converted light to the recorder. The converter is made in the form of a coaxial with a capacitive gap at one end. An optical element is placed in the cavity of the coax. When passing through the capacitive gap, the beam excites the TEM-type electromagnetic wave in the coaxial. The electric field of this wave, applied along the optical axis of the crystal, causes the polarization plane of the light passing through it to rotate by a certain angle, the magnitude of which is linearly proportional to the magnitude of the applied voltage (Pockels effect) 4}. The main disadvantages of this device are the technological complexity and high cost of manufacturing the converter, the sensitivity is not enough due to the fact that only a certain part of the electromagnetic field created by the moving beam of charged particles affects the crista.ll, as well as the inadequate noise immunity of the converter and the inability to measure the position of the picosecond beams. The purpose of the device is to increase the sensitivity and noise immunity. This goal is achieved by the fact that in a known device for measuring the parameters of charged particle beams containing a source of light radiation, a light radiation converter with optically inactive paramagnetic crystals, sensitive to the electromagnetic radiation of the particle beam under study, a light beam recorder, and input light into the converter and for transporting the converted light to the recorder, the converter is placed in a metal box The non-magnetic material cusp is responsible for the passage of light radiation, made in the form of a toroid made of a ferromagnet, in the body of which on diametrically opposite sides for the passage of light radiation two parallel channels are formed, the plane of which is oriented perpendicular to the beam under study from the channels, optically inactive paramagnetic crystals are installed, the optical axis of each crystal is oriented perpendicular to the channel axis. A diagram of the device for measuring the current beam and the position of the picos beam of a second duration is shown in the figure. The proposed device consists of an inverter — a light radiation representing a ferrite toroid 1, in which there are two channels 2 for passing light from a source 3, which is a laser, and an accelerator 4 located at the output. - crystals 5. The ferrite toroid 1 is placed in a shielding casing 6, in which there are holes for the passage of light. A system of semi-transparent mirrors 7 and turning mirrors was used for distributing the light radiation through the channels. At the output of the sensor channels, a recording system is installed, which used the poloids 9, an electron-optical converter (EPO) 10 and a photo-chronograph 11. 784 The device operates as follows. Flat-surfaced light from laser 3, through the optical system of mirrors 7 and 8, is incident on crystals 5. A moving beam of charged particles creates a magnetic field around itself, which is indicated in the sensor magnetic conductor. The effect of a magnetic field of a beam of charged particles on crystals 5 is reduced to the following: a magnetic field rotates the angle of the polarization plane of the light radiation at an angle if the direction of the lines of force of the magnetic field is perpendicular to the optical axis of the crystal (Farad effect). The magnitude of the rotation of the polarization plane depends on the magnitude of the current and the position of the beam of charged particles. When measuring the beam current, it is sufficient to use only one crystal, and position measurement requires the use of two crystals. Let us consider in more detail the operation of the device when measuring the position of a beam of charged particles. When the beam passes exactly in the center of the toroid, the position of the crystals 5 should be chosen so that the optical axis of the crystals 5 lies in the polarization plane of the light emitted by the laser 3. The position of the polaroids 9 is chosen so that the light does not pass through them. Then, when the beam deviates from the center due to the magnetic rotation of the polarization plane in the crystals, two signals of intensity 1 and Ij, are received at the registration system. The difference of these signals D1 depends on the magnitude of the displacement of the position of the beam of charged particles from the center of the axis of symmetry of the sensor. It can be shown that 4T can be estimated by formula 2; 2 no. -5Sin is the intensity of the light radiation incident on each of the crystals, W / cm, v "- 4 Verde, 7 (A is the thickness of the hp. Tal, m; -coefficients depending on the nature of the substance and temperature; L is the wavelength light emission, m; 5 is the cross-sectional area of the ferromagnetic toroid, Ф and 2 fluxes of magnetic induction acting on crystals 1 and 2, respectively, W b and F 0,2 If, C / uPn is the beam current. magnetic conductor, m; magnetic permeability of a ferromagnet, T / AMj distance from the beam to, and rj of the external and internal toroid surface, m. The value of 41 is measured by the registration system, for example, the following parameters of a converter and a beam of charged particles are set; R 0.03 m; R 0.05 m; / U, 50 (50 HF type ferrite); ferrite toroid thickness - h 0.01 m; Ip 100 A d 5-10-3 m; V 28.2 x 10 min / T for ZnS crystals at and the wavelength of light I = 589 10 m; 1po (fW / cm; displacement magnitude - L1 - 10 m. Then for LT we get the value of 10 W / cm. At present, the measurement of such intensities is possible only with the use of an electron-optical converter, which possesses, besides high power resolution and high temporal resolution (). As a radiation source, any continuous gas laboratory laser with a radiation intensity of (1-10) W / cm can be used. A photochronograph, such as a Pichochron or FER-2 instrument, can be used to measure the parameters of beam of charged particles of pi-second duration. The photochronograph uses an electron-optical converter of the type UMI-93. In order to improve the noise immunity, the ferrigue toroid is placed in a screen made of a nonmagnetic material. The device has increased sensitivity due to the use of modern high-speed ferrites, intended to enhance the magnetic field created by a beam of accelerated charged particles. A further increase in the sensitivity of the converter in the device can be obtained by using the method of multiple light transmission through the optical element, for which the crystal is placed in an open-type optical resonator. The device has a simple and technological design of the sensor. The proposed device allows to measure the current, the position of the beam of accelerated charged particles when the linear accelerator is operating in the nano- and picosecond mode. In this case, the measurement of the position of a beam consisting of short bunches is possible while maintaining the maximum sensitivity of the sensor a. Thus, the proposed device is completely transparent for the measured beam of charged particles, has high sensitivity, noise immunity and allows to measure the parameters of picosecond and nanosecond beams with high temporal resolution. The device will be widely used in the development of high-current short-pulse linear accelerators, when conducting physical and chemical radiation studies. f- AND