Файл: Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.07.2024
Просмотров: 133
Скачиваний: 0
13-
§2 . Клиотронный иетод группировки ионов.
|
Идея клиотронного метода группировки заклю чается в следующем. |
|||||
Если относительно протяженный сгу сто к |
ионов проходит через зазор, |
|||||
к которому приложено переменное электрическое поле, причем время |
||||||
прохождения огуоткь |
выбрано |
та к , |
что |
на головные его частицы дейотву |
||
ет |
замедляющее, а 'н а |
хвостовы е - |
ускоряющее поле, то происходит сжа |
|||
тие |
о густка (гр уп п и р овка). |
Еоли |
бы все |
чаотицы сгу стк а испытывали |
||
такое воздей стви е поля одновременно, |
то |
ионы ообралиоь бы в одной |
||||
точке проотранотва одновременно ("врем енной" фокус) при условии, что
приращение скорооти частиц + & Ц_ 6а п 0 бн |
„рямо пропорциональным |
удалению чаотиц от центра огуотка (р и с .4 , |
штрих). Обеспечить соот |
ветствующее приращение энергии частиц в техническом отношении до вольно сложно, т . к . скорость частицы и ее энергия связаны квадра
тично, На практике для группировки иопользуют синусоидальный закон '
модуляции энергии чаотиц, хак наиболее просто |
и удобно |
осущ ествляе |
|||||
мый. Группировка происходит только один раз за |
период |
на во зр аста |
|||||
ющей части квазилинейного |
участка |
синусоиды. |
|
|
|
|
|
Если для прерывания пучка и группировки используется общий |
|||||||
генератор напряжения, то принимаются меры для |
т о го , |
чтобы за один |
|||||
период группирующего напряжения |
через зазор проходил только один |
||||||
с гу с т о к , так как второй попадал |
бы на опадающую ч асть |
оинусоиды и, |
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
следовательно, дегруппировался |
и создавал нежелательный фон. Для |
||||||
э то го иопользуетоя или одна дополнительная пара пластин для |
враще |
||||||
ния пучка по кругу в плоскооти |
вырезающей диафрагмы |
или не |
стави т |
||||
ся две дополнительные пары пластин и на них подается, постоянное |
|||||||
напряжение, выбранное т а к , |
что |
пропускается только |
каждый второй |
||||
импульо. |
|
|
|
|
|
|
|
Использование синусоидального |
напр:.жсі.і;я |
ups нсд/ляции |
пучка |
||||
- 14 -
Лрирацение скорости или энергии (штриховая линия; для
"идеальной* группировки. Сплошная линия - синусоидальное
напряжение, используемое на практике.
V
|
|
- |
15 - |
|
|
|
приводит |
к изменению энергии |
частиц по закону к |
= Е 0 г |
cvt. |
||
Скорость |
частиц |
U ~ UB(\+ а S in cot)i/2 |
, где: |
cx = Em/E n |
|
|
При этом, |
очевидно, будет существовать |
верхний |
предел длительности |
|||
импульса |
At |
, при котором |
частицы еще будут"элективно" |
участво |
||
вать в группировании. Частицы, находящиеся вне этой области,будут
получать приращение скорости, заметно отличающееся от необходимого. Уайтвей (F a6 l,Анбч)покаэал, что теоретически только ?.ѣ% непрерывно
го пучка можно использовать для группирования в импульс, длитель ность которого составляет 1% от интервала между импульсами.
В качестве примера рассмотрим систему предварительного нареза ния и группирования, примененную в спектрометре по времени продета, равработанном в Киевском университете (Гу62,Гу70). Источником нейтрі нов для опектрометра служил импульсный низковольтный генератор с
прерыванием дейтронного пучка и клистронной группировкой до уско
рения.
Система группирования. Сфокусированный иммерсионный линзой пучок дейтронов с энергией 20 кэв попадает в систему модуляции,
расположенную перед ускорительной трубкой. Преимущества этого вари
анта по сравнению о модуляцией после ускорения (Фл57) следующие:
а) уменьшается фон нейтронов, полученных от раосеяния ионов дейтері
в системе модуляции; б) становитоя возможным применение » системе модуляции сравнительно небольших группирующих напряжений; в)уменьшаются габариты сиотемы.
В отличие от известных опособов пропускания в группироваталь одного сгустка за период группирующего напряжения, здесь был при менен следующий прием (Гу62,Гу70). ny«!éK ионов через диафрагму I попадает в высокочастотное поле отклоняющих пластин 2, которое рао качивает пучек перед горизонтальной щелью Ч (рио.5). На эти же Пластины подается постоянное смещающее напряжение, примерно равное амплитудному значению переменного напряжения. Таким образом, за
- 16 -
Р и с.5 Система нарезания и группирования.
щелью 4 получается импульсы один раз за период высокой частоты . Длительность этих импульсов зависи т от соотношения постоянного и переменного напряжений. Изменяя это соотношение, можно плавно ре
гулировать длительность |
импульсов до их |
группирования (р и с .7 ) . |
|
||||
Система клистронного группирования |
ионов |
(группирования в продоль |
|||||
ном |
электрическом поле) |
состоит |
из |
цилиндрических |
электродов 5 |
и |
|
6 и |
заземленных диафрагм |
4 и 7 , |
расположенных, со |
о тветствен н о , |
пе |
||
ред входом первого и после выхода из второго электрода. Таким об
разом, система имеет три ускорявших |
зазо р а . Длина электродов под |
|||||||||||
бирается |
так , |
чтобы за |
время |
пролета |
в каждом из цилиндров фаза |
|||||||
переменного |
напряжения |
изменялась |
на |
1 8 0 ° . |
При этом |
каждая частица |
||||||
проходит |
в с е |
три зазора |
примерно |
в |
одинаковой |
ф азе, |
а |
напряжение, |
||||
действующее |
на |
нее, равно 2 V „ S in 4 |
, |
гд е: |
ч |
- фаза |
прохождения |
|||||
зазор а, а |
|
Ѵ0- амплитуда напряжения вы сокочастотного ген ер ато р а. |
||||||||||
Раскачивание пучка |
пластинами |
2 |
приводит |
к его |
расхождение, |
|||||||
поэтому, |
чтобы |
скомпенсировать |
поперечную составляющую |
скорости, |
||||||||
которая возникла |
при раскачивании пластинами 2 , к систем е прибавля |
||||||
ются отклоняющие |
пластины 9 . |
|
|
|
|
||
Поскольку |
питание |
всех узлов |
системы |
осущ ествляется |
от |
обще |
|
го генератора |
(Р и с .1 4 ), |
расстояние |
2 -4 |
я 7 - 9 не могут |
быть |
про- |
|
|
- |
17 - |
|
|
|
|
невольными, <»а выбираются |
из |
условий фазировки, |
Система группировки |
|||
дей ствует одновременно |
и как |
м ассаналиэатор. Она о тсеи вает, |
в частное |
|||
ти , молекулярные ионы дейтерия. |
|
|
|
|||
Раочет оиотеыы нарезания.Рассмотрим вопрос |
о б .угл е отклонения |
|||||
пучка в поле пластин |
2 (р и с .5 ) . |
К пластинам (р и с .б ) подается |
как |
|||
постоянное напряжение |
Ѵ_ |
, |
так и переменное |
Vm C o s c o t |
. Заря- |
|
Y
и»
Рио.б.Отклонение пучка в поле пластин.
женная |
частица проходит |
пластины |
в поле |
E ( t ) - E 0 |
и |
на |
выхо- . |
||||||
де пластин отклоняется |
от |
первоначального |
направления |
на |
угол |
сх , |
|||||||
который |
можно найти из |
соотношения |
t g a = y / u o |
, |
гд е |
|
Іі„ - |
||||||
скорооть |
частицы |
вдоль |
оси |
X |
, а |
у |
- поперечная |
скорость |
|||||
частицы, приобретенная в поле пластин. Последнюю находим из соотно- |
|||||||||||||
иення |
у = | |
y 6 t |
. Здесь |
|
t 0 - |
момент входа |
частицы |
в поле |
|||||
|
|
£ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п ластин; |
0 |
Te= t / I J D •* |
время пролета в поле пластин. |
|
|
|
|||||||
Преобразуем |
последнее |
равенство |
|
|
|
|
|
|
|||||
y = J Q d t .tJ.+ t , |
- |[ E ( t ) - E 0] d t = о |
to+T0 |
VmCOSOOt |
|
- |г |
V ■ |
|||
to |
to |
|
|
|
_ eVm |
|
|
|
(3) |
|
|
e |
VB |
|
^ S i n |
со CtDH-nQ — S l n c o t o j: m d |
|||
.'ЧМОГэс.публичная- 7 0Х И Н Ч в"К К Г |
|
|
|
|
м б ^ко тан в С С О Р |
i |
ОПИЛ ПИР |
I |