×
12.12.2019
219.017.ec56

СПОСОБ НАСТРОЙКИ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОТОНОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для настройки магнитооптической системы протонографического комплекса. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют пропускание пучка протонов через объектную плоскость магнитооптической системы, включающей магнитные линзы и коллиматор, с последующим получением с помощью системы регистрации изображений тест-объекта, помещенного в объектную плоскость, меняя величину тока магнитных линз для определения оптимального значения, при котором магнитная индукция магнитооптической системы согласована с энергией пучка протонов, при этом в качестве тест-объекта используют пластину, толщина которой выбрана из условия обеспечения потери энергии протонов при прохождении через нее, не превышающей разброс энергии протонов в падающем пучке, при этом пластину выполняют либо сплошной и ориентируют так, чтобы пучок проходил через ее грань, либо с одной или несколькими прямоугольными прорезями и ориентируют так, чтобы пучок проходил через прорези, изменение величины тока линз производят с шагом, соответствующим требуемой точности настройки магнитооптической системы, выбор оптимального значения тока магнитных линз осуществляют по профилям интенсивности протонного пучка, которые строят по полученным изображениям тест-объекта в направлении, перпендикулярном грани или прорезям, в том случае если на грани или границах прорезей отсутствует всплеск интенсивности, то плоскость фокусировки магнитооптической системы совпадает с объектной плоскостью, а величина тока магнитных линз, при которой было получено изображение, является оптимальной. Технический результат: существенное упрощение способа настройки магнитооптической системы, а также повышение скорости настройки. 11 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам регистрации изображений, сформированных с помощью пучка протонов, и может найти применение при исследовании материалов и объектов с использованием радиографических способов регистрации изображений, использующих заряженные частицы.

Задачей, стоящей в рассматриваемой области техники, является получение высококачественного изображения области исследования. Способы настройки систем получения изображения являются неотъемлемой частью решения данной задачи.

Ключевой системой протонографического комплекса является магнитооптическая система (МОС), которая фокусирует протонный пучок, рассеявшийся в исследуемом объекте, находящийся в объектной плоскости, на сцинтиллятор (в плоскость регистрации). Соответственно, от настройки этой системы зависит качество проводимых исследований методом протонной радиографии. Одним из главных параметров МОС является так называемый «нулевой» ток в квадрупольных магнитных линзах, входящих в МОС, соответствующий начальной энергии протонов (магнитная индукция МОС согласована с энергией). Иными словами, при таком токе протоны с начальной энергией, вылетающие из точки в объектной плоскости под различными углами, фокусируются в плоскости регистрации. При такой величине тока проводятся протонографические эксперименты с объектами, имеющую небольшую массовую толщину, при прохождении через которые протоны теряют незначительное количество энергии. При увеличении массовой толщины просвечиваемого объекта энергия протонов за счет ионизационных потерь уменьшается и в этом случае для фокусировки необходимо пропорционально уменьшать силу тока в линзах от значения «нулевого» тока. Таким образом, параметр «нулевого» тока имеет большое значение и измеряется каждый раз в начале протонографической сессии.

Известен способ настройки магнитооптической системы протонографического комплекса (патент RU 2515222, публик.10.05.2014), выбранный в качестве ближайшего аналога. Способ заключается в пропускании пучка протонов через магнитное поле и объектную плоскость системы формирования изображения, представляющей собой МОС, включающую магнитные линзы и коллиматор, и последовательном получении с помощью системы регистрации изображений тест-объекта, помещенного в объектную плоскость перпендикулярно движению протонов, меняя величину тока магнитных линз для определения значения, при котором магнитная индукция системы формирования изображения согласована с энергией пучка протонов. Магнитное поле в объектной плоскости формируют с помощью устройства настройки МОС, состоящего из конденсатора, импульсного электромагнита, включающего пару или систему пар проводников, которые размещают в объектной плоскости системы формирования изображения таким образом, что проводники ориентированы по направлению распространения протонного пучка, причем каждая пара подсоединена к своему генератору импульсов тока, которые запускают программатором, обеспечивающим временную задержку срабатывания генераторов, при этом на выходе электромагнита установлен тест-объект, представляющий собой масштабирующую решетку из металлических пластин, закрепленных в каркасе. Через проводники пропускают электрический ток и формируют магнитное поле, через которое пропускают пучок протонов, изменяя их траекторию и направляя через систему формирования изображения на систему регистрации, с помощью которой формируют изображение масштабирующей решетки, при получении искаженного изображения обеспечивают согласование магнитной индукции МОС с энергией пучка протонов путем изменения тока линз МОС и повторного пропуска пучка протонов до формирования неискаженного изображения масштабирующей решетки.

К недостаткам данного способа следует отнести то, что процесс настройки МОС требует наличия генераторов импульсов тока, конденсатора, блоков управления, что усложняет процесс настройки, кроме того, после каждого измерения необходимо перезаряжать конденсатор, на что уходит дополнительное время.

Техническим результатом заявляемого способа является существенное упрощение способа настройки МОС, а также повышение скорости настройки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе настройки магнитооптической системы протонографического комплекса, заключающемся в пропускании пучка протонов через объектную плоскость магнитооптической системы, включающей магнитные линзы и коллиматор, и последовательном получении с помощью системы регистрации изображений тест-объекта, помещенного в объектную плоскость, меняя величину тока магнитных линз для определения оптимальной величины тока, при которой магнитная индукция магнитооптической системы согласована с энергией пучка протонов, новым является то, что в качестве тест-объекта используют пластину, толщина которой выбрана из условия обеспечения потери энергии протонов при прохождении через нее, не превышающей разброса энергии протонов в падающем пучке, при этом пластину выполняют либо сплошной и ориентируют так, чтобы пучок проходил через ее грань, либо с одной или несколькими прямоугольными прорезями, и ориентируют пластину так, чтобы пучок проходил через прорези, изменение величины тока линз производят с шагом, соответствующим требуемой точности настройки магнитооптической системы, выбор оптимального значения тока магнитных линз осуществляют по профилям интенсивности протонного пучка, которые строят по полученным изображениям тест-объекта в направлении, перпендикулярном грани или прорезям, в том случае, если на грани или границах прорезей отсутствует всплеск интенсивности, то плоскость фокусировки магнитооптической системы совпадает с объектной плоскостью, а величина тока магнитных линз, при которой было получено изображение, является оптимальной.

Использование в качестве тест-объекта пластины, толщина которой выбрана из условия обеспечения потери энергии протонов при прохождении через нее, не превышающей разброса энергии протонов в падающем пучке, позволяет осуществить процесс настройки МОС с определенной точностью без применения дополнительного оборудования.

Выполнение пластины либо сплошной при ее ориентации так, чтобы пучок проходил через ее грань, либо с одной или несколькими прямоугольными прорезями, и ориентацией так, чтобы пучок проходил через прорези, позволяет сформировать резкую границу для образования всплесков интенсивности протонного пучка на этих границах при несоответствии величины тока в магнитных линзах энергии протонного пучка. При наличии в пластине нескольких прямоугольных прорезей количество границ для анализа увеличится, и точность метода возрастет.

Получение изображений тест-объекта, последовательно изменяя величину тока линз с шагом, соответствующим требуемой точности настройки магнитооптической системы, позволяет с требуемой точностью определить оптимальное значение тока магнитных линз, при котором магнитная индукция МОС согласована с энергией пучка протонов.

Осуществление выбора оптимального значения тока магнитных линз по профилям интенсивности протонного пучка, которые строят по полученным изображениям тест-объекта в направлении, перпендикулярном грани или прорезям, позволяет, используя явление образования всплесков, настроить МОС за короткое время без применения дополнительной аппаратуры.

Построение профилей интенсивности протонного пучка, по которым осуществляют выбор оптимального значения тока магнитных линз, позволяет, используя явление образования всплесков на границе прорезей, осуществить настройку, МОС без использования дополнительных электротехнических средств.

Выбор оптимального значения тока магнитных линз по отсутствию изменения интенсивности на границе прорезей, позволяет быстро и точно обеспечить настройку МОС.

На фиг. 1 представлена схема прохождения пучка протонов через систему формирования и регистрации протонного изображения при согласованности магнитной индукции МОС с энергией пучка протонов, на фиг. 2 - схема образования всплесков интенсивности протонного пучка на границе прорезей при несогласованности магнитной индукции МОС (тока) с энергией пучка протонов; на фиг. 3 - тест-объект; на фиг. 4, 5 - протонные радиограммы тест-объекта при различных токах в магнитных линзах; на фиг. 6-11 - профили интенсивности пучка протонов вдоль пунктирной линии на фиг. 4 при различных токах в магнитных линзах (фиг. 6 - 559 А, фиг. 7 - 560 А, фиг. 8 - 561 А, фиг. 9 - 562 А, фиг. 10 - 563 А и фиг. 11 - 566 А).

В качестве примера конкретной реализации устройства, позволяющего осуществить заявляемый способ, может служить устройство, которое выполнено на основе действующего синхрофазотрона У-70, построенного в г. Протвино [Новости и проблемы фундаментальной физики, №1(5), 2009 г., с. 32-42], и включает камеру для размещения объекта исследования, систему формирования и регистрации протонного изображения. Система формирования представляет собой МОС, состоящую из магнитных линз и коллиматора. Система регистрации состоит из сцинтилляционного конвертера, зеркала и цифровых камер. Толщина пластины выбирается из тех соображений, чтобы потеря энергии протонов в ней была бы существенно меньше разброса энергии в падающем пучке. Для ускорителя У-70 разброс протонов по энергии составляет ~50 МэВ, таким образом, толщина пластины из железа или меди не должна превышать 20 мм, а из вольфрама - 10 мм, при этом масштаб потери энергии протонами в таких пластинах не превысит 25 МэВ. Для проведения настройки использовали тест-объект, изготовленный из железа толщиной 10 мм, в котором электрозрозионным способом сделаны пропилы шириной от 200 мкм до 2 мм. Для настройки были использованы прорези шириной 2 мм. Процесс настройки МОС за счет согласования тока магнитных линз и энергии протонов, т.е. выбора «нулевого» тока заключается в последовательном радиографировании данного тест-объекта с различными значениями тока в линзах.

В результате настройки МОС протонографического комплекса определяют оптимальную величину тока магнитных линз, т.е «нулевого» тока. На фиг. 1 представлена схема прохождения пучка протонов через систему формирования и регистрации протонного изображения при согласованности магнитной индукции МОС с энергией пучка протонов. Заявляемый способ основан на таком явлении, как всплески интенсивности протонов на резкой границе прорезей тест-объекта при несоответствии тока в магнитных линзах энергии пучка протонов. В этом случае фокусное расстояние МОС меняется и на сцинтилляционный конвертер фокусируется распределение протонов не в объектной плоскости, а в некоторой другой плоскости, отстоящей от нее на некоторое расстояние (фиг. 2). На этой же фиг. приведена схема возникновения всплесков вблизи границы прорезей тест-объекта: протоны, не проходящие через тест-объект, летят по прямой и интенсивность не теряют (штриховые линии), а протоны, проходящие через тест-объект, теряют часть своей интенсивности (за счет неупругих ядерных взаимодействий) и рассеиваются за счет многократного кулоновского рассеяния, выходя за пределы границы этой области (штрих-пунктирные линии). В результате общая интенсивность на конвертере имеет всплески в районе границы исследуемого объекта. Очевидно, что интенсивность данного эффекта уменьшается по мере уменьшения расстояния между объектной плоскостью и плоскостью фокусировки и когда плоскости совпадают, то есть МОС настроена правильно, данный эффект пропадает. Для осуществления согласования в объектную плоскость устанавливают тест-объект (фиг. 3), пропуская пучок протонов и изменяя последовательно ток магнитных линз, получают с помощью системы регистрации изображения тест-объекта при различных значениях тока от 559 А до 566 А. Были получены протонные изображения данного тест-объекта (фиг. 4, 5) по которым строился профиль интенсивности поперек прорезей толщиной 2 мм. Данные профили при различных значениях тока в магнитных линзах представлены на фиг. 6-11. Видно, что при токе 559 А всплески выражены явно, при 560 А они практически исчезают, при токе 561 А они полностью отсутствуют, а начиная со значения тока 562 А, интенсивность всплесков начинает расти, и при 566 А их интенсивность очень велика. Таким образом, ток 561 А обеспечивает оптимальную настройку магнито-оптической системы, фокусирующий протоны с энергией 50 ГэВ с объектной плоскости на плоскость регистрации. Предлагаемый метод измерения «нулевого» тока прост в реализации и не требует больших затрат.

Способ настройки магнитооптической системы протонографического комплекса, заключающийся в пропускании пучка протонов через объектную плоскость магнитооптической системы, включающей магнитные линзы и коллиматор, и последовательном получении с помощью системы регистрации изображений тест-объекта, помещенного в объектную плоскость, меняя величину тока магнитных линз для определения оптимальной величины тока, при которой магнитная индукция магнитооптической системы согласована с энергией пучка протонов, отличающийся тем, что в качестве тест-объекта используют пластину, толщина которой выбрана из условия непревышения потери энергии протонов при прохождении через нее разброса энергии протонов в падающем пучке, при этом пластину выполняют либо сплошной и ориентируют так, чтобы пучок проходил через ее грань, либо с одной или несколькими прямоугольными прорезями и ориентируют так, чтобы пучок проходил через прорези, изменение величины тока линз производят с шагом, соответствующим требуемой точности настройки магнитооптической системы, выбор оптимального значения тока магнитных линз осуществляют по профилям интенсивности протонного пучка, которые строят по полученным изображениям тест-объекта в направлении, перпендикулярном грани или прорезям, в том случае если на грани или границах прорезей отсутствует всплеск интенсивности, то плоскость фокусировки магнитооптической системы совпадает с объектной плоскостью, а величина тока магнитных линз, при которой было получено изображение, является оптимальной.
СПОСОБ НАСТРОЙКИ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОТОНОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
СПОСОБ НАСТРОЙКИ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОТОНОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
СПОСОБ НАСТРОЙКИ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОТОНОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
СПОСОБ НАСТРОЙКИ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОТОНОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
СПОСОБ НАСТРОЙКИ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРОТОНОГРАФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 796 items.
27.04.2013
№216.012.3b44

Способ определения сплошности покрытия изделия

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации. Способ определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480733
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.41ed

Интерферометр

Изобретение может быть использовано для контроля качества афокальных систем, в том числе крупногабаритных, а именно: плоских зеркал, светоделителей, плоскопараллельных пластин, клиньев, телескопических систем с увеличением, близким к единичному. Интерферометр содержит формирователь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482447
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.06.2013
№216.012.49ed

Переход волоконно-оптический

Изобретение относится к волоконно-оптической технике и может быть использовано для герметичного ввода оптического волокна через перегородку. Устройство содержит герметично установленный в стенке металлический корпус, выполненный составным из двух скрепленных по резьбе частей с проходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484505
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5ab8

Система параметрической гидролокации с функцией получения акустического изображения целей

Использование: изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей и получения их акустического изображения. Сущность: в предложенной системе параметрической гидролокации излучение низкочастотных зондирующих сигналов формируют путем нелинейного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488845
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.686e

Затвор люка камеры

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проектировании крупногабаритных камер высокого давления для испытания в них изделий. Затвор люка камеры содержит герметично установленную на люке камеры крышку, имеющую глубокую заходную часть и связанную с размещенным извне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492381
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.688d

Складываемая аэродинамическая поверхность

Изобретение относится к области ракетной техники и, в частности к конструкциям складываемых аэродинамических поверхностей, находящихся под воздействием сильных аэродинамических возмущений. Складываемая аэродинамическая поверхность содержит основание и шарнирно соединенную с ним поворотную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492412
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.10.2013
№216.012.740f

Контактный датчик

Изобретение относится к военной технике, в частности к средствам инициирования. Контактный датчик содержит два кольца, опорное и рабочее, установленных соосно и скрепленных между собой. На основании опорного кольца размещен кольцевой чувствительный элемент, а рабочее кольцо оснащено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495368
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.10.2013
№216.012.74a5

Двухдиапазонная микрополосковая антенна круговой поляризации

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, а именно к бортовым антеннам спутниковой навигации. Техническим результатом является создание малогабаритной микрополосковой двухдиапазонной антенны с круговой поляризацией, пригодной для работы с одиовходовым приемником. Двухдиапазонная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495518
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.11.2013
№216.012.8345

Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор

Использование: для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих контроль, в промышленности. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499281
Дата охранного документа: 20.11.2013
10.12.2013
№216.012.884d

Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата

Изобретение относится к средствам фиксации складывающихся аэродинамических поверхностей летательного аппарата. Устройство фиксации сложенных аэродинамических поверхностей летательного аппарата содержит узел, обеспечивающий прилегание аэродинамических поверхностей к корпусу летательному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500575
Дата охранного документа: 10.12.2013
Showing 1-10 of 14 items.
10.05.2014
№216.012.c141

Устройство и способы:настройки магнитной системы формирования пучка протонов в объектной плоскости протонографического комплекса, согласования магнитной индукции магнитооптической системы формирования изображения и контроля настройки многокадровой системы регистрации протонных изображений

Изобретение относится к области регистрации изображений, сформированных с помощью пучка протонов, и может быть использовано при исследовании объектов с помощью радиографических методов. Устройство для настройки магнитооптической системы формирования пучка протонов состоит из импульсного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515222
Дата охранного документа: 10.05.2014
27.09.2014
№216.012.f881

Способ определения экспериментальным путем функции размытия точки (фрт) в конверторе для регистрации протонного излучения

Изобретение относится к протонной радиографии и к способам регистрации изображений. Согласно способу выводят и отклоняют из протонного пучка часть протонов, пропуская их через изогнутый каналирующий кристалл и направляют на конвертор регистрирующей системы. На полученном изображении выделяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529454
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.12.2014
№216.013.1248

Способ формирования протонных изображений, получаемых с помощью магнитной оптики, работающей с увеличением

Использование: для формирования протонных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют формирование протонного пучка, пропускание его через объект исследования, пропускание прошедшего излучения через магнитную оптику, состоящую из квадрупольных линз, схему размещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536103
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.01.2016
№216.013.a240

Способ формирования изображения быстропротекающего процесса с помощью протонного излучения

Использование: для формирования изображения быстропротекающего процесса с помощью протонного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает ввод протонного пучка, по крайней мере, в один магнитооптический канал, изменение ширины протонного пучка на разные величины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573178
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.04.2016
№216.015.332c

Способ регистрации протонных изображений, сформированных с помощью магнитооптической системы

Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способам формирования и регистрации протонных изображений с помощью магнитной оптики. Способ регистрации протонных изображений, сформированных с помощью магнитооптической системы, включает формирование протонного пучка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582205
Дата охранного документа: 20.04.2016
13.01.2017
№217.015.8cf6

Способ получения и обработки изображений, сформированных с помощью протонного излучения

Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способу регистрации оптических изображений, сформированных с помощью протонного излучения, и может быть использовано в системах цифровой съемки для определения внутренней структуры объектов или исследования быстропротекающих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604723
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.c1c4

Способ получения протонных изображений

Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способам регистрации оптических изображений, сформированных с помощью протонного излучения. Способ получения протонных изображений включает в себя этапы, на которых осуществляют пропуск протонного пучка через область...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617722
Дата охранного документа: 26.04.2017
20.01.2018
№218.016.1246

Способ и устройство исследования характеристик заряда взрывчатого вещества и способ идентификации свойств взрывчатого вещества

Группа изобретений относится к области исследования материалов с помощью протонной радиографии при ударно-волновом нагружении. Способ исследования характеристик заряда взрывчатого вещества (ВВ) включает ударно-волновое нагружение элемента при подрыве исследуемого заряда ВВ, при этом, с помощью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634249
Дата охранного документа: 24.10.2017
19.04.2019
№219.017.2c1e

Устройство для получения последовательности кадров изображения

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в системах наблюдения быстропротекающих процессов. Устройство для получения последовательности кадров изображения содержит оптически связанные и последовательно соединенные оптоволоконный преобразователь и камеру с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286589
Дата охранного документа: 27.10.2006
18.05.2019
№219.017.53d4

Способ исследования поведения материалов при ударно-волновом нагружении с помощью протонной радиографии

Использование: для исследования материалов при ударно-волновом нагружении с помощью протонной радиографии. Сущность изобретения заключается в том, что получают экспериментальное изображение пучка протонов с помощью системы регистрации после прохождения через объект исследования с последующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687840
Дата охранного документа: 16.05.2019
+ добавить свой РИД