Невозмущающая диагностика ионных пучков по свечению газа

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;