Аппаратура для одновременной записи импульсных параметров бетатрона

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОРО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 184 1970

АППАРАТУРА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОЙ ЗАПИСИ ИМПУЛЬСНЫХ

ПАРАМЕТРОВ БЕТАТРОНА

В. А. МОСКАЛЕВ, Ю. А. ГРОМОВ

Интенсивность излучения бетатрона имеет быструю и медленную компоненту изменения амплитуды во времени [1, 3]. Медленная компонента обусловливается в основном колебаниями напряжения сети, питающей электромагнит бетатрона, тем самым уходом оптимальных условий инжекции и захвата электронов в ускорение. Быстрая компонента (изменение от цикла к циклу) вносит существенный вклад в стабильность излучения, но причины возникновения ее неясны. Неизвестно, определяется ли она полностью эксплуатационными входными импульсными й неимпульсными параметрами бетатрона (напряжением инжекции, инфлекции, фазой инжекции, током в обмотке смещения, напряжением на магните, током накала и др.) или же самой его конструкцией (вибрацией пикера [3], инфлектора, взаимодействием пучка электронов со стенками камеры [2] и др.). Поэтому представляется интересным установить взаимосвязь параметров между собой в течение более коротких промежутков времени, т. о. во время цикла ускорения. Однако ввиду большой скважности рабочих импульсных величин бетатрона нет возможности применить какой-либо из стандартных регистрирующих приборов непосредственно.

. Эта задача решена с помощью предложенной нами аппаратуры, которая позволяет записывать одновременно цикла к циклу амплитуды и длительности импульсов, а также короткие временные интервалы между различными импульсными величинами. Число каналов неограничен©. #

Блок-схема аппаратуры показана на рис. 1.

При записи амплитуд, осуществляемой каналом Л, записываемые импульсы подаются на вход «усилителя изменений», где рни в зависимости от амплитуды, полярности и размаха колебаний во времени ограничиваются и усиливаются. Затем импульсы увеличиваются по длительности с сохранением амплитуды «расширителями» и подаются далее на шлейфовый осциллограф. Длительности расширяемых импульсов доводятся до величины ¿расщ^ 1000 мксек большей, чем постоянная времени т применяемых вибраторов (типа Н-135-1 -МУ).

Для примера на рис. 2 представлена принципиальная схема канала А при записи колебаний амплитуды импульса: напряжений инжекции. Поскольку напряжение инжекции снимается с делителя и имеет при этом величину порядка сотни вольт, импульс не усиливается предварительно, а непосредстренно ограничивается диодной схемой ограничителя,

выполненной на диоде Ограниченными по амплитуде импульсами по цепи заряда, собранной по схеме с общим коллектором на транзисторе 7*ь через диод Б2 до амплитудного значения заряжается емкость памяти С, с которой по цепи считывания, так же собранной на транзисторе

| Чсиаитель изменении

В

г

4-

1

Расширитель Шлей<р

1 г ) а

Преодразова Расширите^ 1 Шлейср

С 1 т 1

Г.реодраю&а Расширите*-, III лей ср

гпёль А 1

\__

'5 £> со

о 8-

__1

Рис.; 1. Блок-схема устройства

Т2 по схеме с общим коллектором для обеспечения большого входного сопротивления, снимается с небольшими утечками величина уровня напряжения. Происходит расширение импульсного напряжения в «квазипостоянное» [4]. Одновременно запускается ждущий мультивибратор (ТА и Г5), который по цегш разряда (Г3) через 1000 мксек задним фронтом сформированного импульса сбрасывает заряд конденсатора С.

Рис. 2. Принципиальная схема какала для записи изменений амплитуды импульса напряжения ! инжекции

Напряжение, снимаемое с эмиттерного сопротивления транзистора не может быть поданным пря^о на шлейф вибратора, так как сопротивление шлейфа колеблется в пределах 1—15 ом, оно нарушит нормальный режим работы транзистора Г2. Для согласования малого сопротивления шлейфа со сравнительно большим сопротивлением расширителя включена балансная схема, выполненная на транзисторах Те и Гг. 188

Схемы для записи амплитуд импульсов напряжения инфлекции, тока со слоя, тока в обмотке смещения, интенсивности излучения и др от схемы для записи колебаний импульса напряжения инжекции отличаются только наличием или отсутствием ограничителей, предварительных и основных усилителей, полярностью ограничения.

Пр^ записи колебаний длительности (канал Б) записываемые импульсы нормализуются по амплитуде триггером Шмитта и изменения длительности получаемых импульсов преобразуются в пропорциональные изменения амплитуды «пилы» генератором линейно-изменяющего напряжения, т. е. происходит преобразование длительности импульсов в амплитуды ¿имп (рис. 1). Получаемые пилообразные импульсы ограничиваются для выделения «изменений^/, расширяются вышеописанным спосрбом и подаются на шлейфовый осциллограф.

Рис. 3. Часть осциллограммы/I — напряжение сети UceTH на уровне 98%, II — напряжение на магните им на уровне 98%, III — напряжение инжекции Ji на уровне 96%, IV — напряжение инфлекции Uf на уровне 95%, V —ток со слоя /сл;)я на ' уровне 96%, VI — амплитуды интенсивности у-излучения на уровне 60%

Запись коротких временных интервалов между импульсами (ка->нал С) производится таким же способом, как и длительности, с той лишь разницей, что вместо триггера Шмитта включается двухтактный триггер.

Аппаратура позволяет также одновременно с импульсными (напряжение инжекции, инфлекции и др.) записывать и нёимпульсные величины (ток накала и др.), тем самым установить связь между ними.

Если длительность записываемого импульса больше, чем ¿расш — iQ00 мксек, то из схемы исключается* расширитель. Основные технические характеристики и возможности разработанной аппаратуры сводятся к следующему:

1. Амплитуда входных записываемых импульсов длительностью 0,1 —100. мксек может быть равной 0—100 в.

2. Пределы записи длительностей и временных интервалов 0,1 —100 мксек.

3. Маскймальная погрешность определяется в основном диаметром .сфокусированного светового луча на фотопленку и оценивается в 2,5%

№

»

4. Максимальная частота следования записываемых импульсов 1000 гц.

5. Применяя восьмиканальный шлейфовый осциллограф можно при нормальной различимости записи, скорости протяжки фотопленки 2,5 см/сек и запаса фотопленки в 5 м записать по каждому каналу до 104 импульсов, следующих с частотой 50 гц.

На рис. 3. представлена часть осциллограммы импульсных параметров сильноточного бетатрона «Луч», полученной с помощью осциллографа при скорости протяжки фотопленки 2,5 см/сек.

6. Описанная аппаратура дает возможность документировать одновременно до 8 и более процессов, важных с точки зрения исследования, причин нестабильности излучения не только бетатрона, но и других ускорителей.

Результаты проводимых исследований будут опубликованы.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. М. Разин. Диссертация, Томск, 1954.

2. В. А. Москалев, В. Г. Шестаков и др. Труды IV межвузовской конференции по электронным ускорителям, 1961, стр. 204—209.

3. Н. И. Б а л а м а т о в, Б. И. Горячев. Груды V межвузовской конференции по электронным ускорителям, 1964, стр. 182—186.

4.3. В. М а Грачев. Вольтметры одиночных импульсов. М., «Энергия», 1967