А. А. ГОЛУБЕВ, Е. В. ГУРЬЕВА, А. В. КАНЦЫРЕВ,
Н. В. МАРКОВ, И. В. РУДСКОЙ, Г. Н. СМИРНОВ,
В. И.ТУРТИКОВ, А. Д. ФЕРТМАН, А. В. ХУДОМЯСОВ
НЕВОЗМУЩАЮЩАЯ ДИАГНОСТИКА
ИОННЫХ ПУЧКОВ ПО СВЕЧЕНИЮ ГАЗА
В данной работе представлены экспериментальные результаты исследования возможностей использования метода газовых сцинтилляций для диагностики пучков заряженных частиц на установке ТВН-ИТЭФ.
Основой для проведения фундаментальных и прикладных исследований на ускорителях является базовая информация о пространственных и временных параметрах ионного (или протонного) пучка. Применение различных методик позволяет контролировать характеристики пучков заряженных частиц как в процессе их формирования и ускорения, так и при транспортировке пучка на экспериментальную установку. Как было показано ранее [1] для невозмущающей диагностики пространственных характеристик интенсивных пучков ионов представляется возможным, использовать потоки фотонов возникающие в результате взаимодействия пучка с молекулами или атомами газа.
В 2007 году на установке ТВН-ИТЭФ были проведены систематические измерения интенсивности свечения аргона при различных значениях давления газа в диагностической камере. Для проведения исследований был использован углеродный пучок C6+ с энергией 216 Мэв/а. е.м., который транспортировался в 511 выводной канал. Две мощные квадрупольные линзы 20К100 обеспечивали острую фокусировку пучка в диагностическую камеру заполненную газом. По периметру цилиндра под различными углами в плоскости, перпендикулярной пучку, расположены пять стеклянных окон, оснащённых фланцевыми соединениями. В одно из окон диагностической камеры был вставлен вакуумный ввод, который позволяет перемещать объект внутри объема, не нарушая герметичности. Пластинка сцинтиллятора Bicron-412, была закреплена на конце штока вакуумного ввода и могла быть помещена в центр вакуумного объёма под углами 45° к направлению распространения пучка и к направлению наблюдения. Непосредственно за выходным окном камеры (по пучку) был установлен быстрый токовый трансформатор (производства фирмы Bergoz) который позволял измерять временной профиль пучка и определять полное число частиц в ионном импульсе. Длительность импульса составляла » 800 нс по основанию. Количество частиц в импульсе варьировалось в диапазоне от 1.5×108 до 3.5×109 ионов/импульс.
|
| |
Рис. 1. Типичные профили свечения аргона (500 Торр) и пластика Bicron-412 | Рис. 2. Зависимости световыхода аргона от числа ионов углерода в импульсе |
В качестве рабочего газа в экспериментах использовался аргон. Свечение газа (или пластика) под действие ионного пучка регистрировали CCD камерой. В процессе экспериментальных исследований давление газа в диагностической камере изменялось от 35 до 500 Торр. Из полученных изображений были определены профили распределения интенсивности в пятне фокусировки. Типичные профили свечения аргона (давление газа 500 Торр) и пластика зарегистрированные камерой установленной над осью пучка представлены на рис. 1.
В результате обработки экспериментальных данных были получены зависимости интенсивности свечения газа под воздействием углеродного пучка от числа частиц в импульсе для различных давлений аргона в диагностическом объеме (рис.2). Полученные результаты для каждого из давлений газа хорошо аппроксимируются линейными функциями. Таким образом, можно сделать вывод о линейной зависимости интенсивности свечения аргона при давлениях от 35 до 500 торр, от числа ионов углерода в импульсе в диапазоне от 1.5×108 до 3.5×109 ионов/импульс.
Данная работа выполняется в рамках Государственного контракта № Н.4д.47.19.07.602
Список литературы
1. , , «Отладка методики измерения параметров интенсивного пучка ионов по свечению газа», Научная сессия МИФИ-2007. V Конференция. Фундаментальные исследования материи в экстремальных состояниях. Физика ядра и элементарных частиц,января 2007 г., Москва;
