Диссертация (1149639), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Она состоит из шести оконечных электродов, пары корректирующихи центрального электрода.60Рисунок 3.16: Схема подключения сегментов центрального электрода измерительнойловушки на установке SHIP-TRAP.На вход Nu- подается напряжение дипольного возбуждения на магнетронной частоте отгенератора подавления начального магнетронного движения; на вход Nu+ – напряжениедипольного возбуждения для задания рабочего радиуса движения на модифицированнойциклотронной частоте; Nu c – вход для подачи напряжения квадрупольного возбужденияна истинной циклотронной частоте для конверсии быстрого модифицированногоциклотронного движения в медленное магнетронное для возможности егодетектирования.Входные и выходные электроды соединены между собой, и каждая группа используетсвой переключаемый источник.К группе входных оконечных электродов через изолирующую RC-цепочку подключенвыход генератора подавления начального аксиального движения.
Подключение его именнок входной группе позволяет не вносить дополнительные возмущения и за счет меньшейемкости кабелей увеличить скорость переключения выходной группы электродов. В своюочередь это положительно влияет на погрешности определения фазы движения.В отличие от подготовительной, в измерительной ловушке используется только паракоррекционных электродов. Это связанно с тем, что в измерительной ловушке обычнонамного меньше ионов, чем в подготовительной. Они движутся в намного меньшем объемеи требование к точности потенциала высоки только в малой области, для оптимизациикоторой достаточно одной пары дополнительных электродов для коррекции.Коррекционные электроды измерительной ловушки сегментированы на два сегментакаждый для возможности подачи квадрупольного возбуждения через них, но, в данныймомент, это не используется и сегменты электродов соединены между собой.
Напряжениена них также подается от двухуровневых источников, по одному на электрод. Источниквходного коррекционного электрода при загрузке ионов в ловушку переключается синхронно с источником для входных концевых электродов, а при выпуске ионов к детектору,соответственно, синхронно переключаются источники выходных оконечных и выходногокорректирующего электрода.Центральный электрод измерительной ловушки разделен на восемь сегментов.
Это позволяет прикладывать октуполярное возбуждение, но эта возможность в наших эксперимен61тах не использовалась. Для уменьшения общих шумов в потенциале ловушки от источников напряжения средний потенциал центрального электрода равен нулю. Неиспользуемыесегменты электрода заземляются.Все манипуляции с ионами, после захвата и до их выпуска, выполняются в измерительной ловушке при помощи подачи сигнала на сегменты центрального электрода. Ихподключение показано на рисунке 3.16.К одному из сегментов центрального электрода подключен выход генератора подавления начального магнетронного движения, работающего на частоте − . К противоположному сегменту прикладывается сигнал возбуждения для вывода ионов на рабочий радиус счастотой + .Квадрупольное возбуждение на истинной циклотронной частоте подается на две пары противолежащих сегментов центрального электрода.
Выходы генераторов возбужденияподключаются непосредственно ко входам сегментов. В связи с особенностью генераторов, при измерении сразу истинной циклотронной частоты по методу фазового отображения (см. схему 2.20 б), квадрупольное возбуждение для каждой последовательности (определения “циклотронной” и “магнетронной” фаз), подается от своего генератора, выходыкоторых соединены параллельно.Рисунок 3.17: Внешний вид установки SHIP-TRAP со стороны детекторов.
Такжепоказаны генераторы сигналов и система стабилизации температурыбыстропереключаемых двухуровневых источников напряжения.Пролетная секция системы от ловушки до детектора изначально создавалась аналогично системе TRIGA-TRAP для измерения истинной циклотронной частоты при помощиметода времяпролетного ионного циклотронного резонанса.В области дрейфа (см. рис. 3.9) ионы сначала вытягиваются из ловушки, затем,для увеличения эффективности конверсии энергии радиального движения в аксиальное(см.
пункт 2.1) производится сильное торможение ионов для увеличения времени пролета62ими области градиента магнитного поля.После этого производится сильное ускорение ионов на пути к детектору. В этой области используются несколько электродов для создания электростатической квадрупольнойлинзы для фокусировки пучка ионов.Таблица 3.1: Характеристики позиционно-чувствительного детектора на основе МКП ипозиционно-чувствительного анода на принципе линий задержки RoentDeck - DLD40 [4]Активный диаметрДиаметр каналаОтносительная площадь регистрацииМаксимальная загрузкаПозиционное разрешениеМаксимально допустимое магнитное полеВременное разрешение42 мм25 m> 50 %106 событий/c70 mнесколько 10 мТлоколо 10 нсВ качестве детектора используется МКП с позиционно чувствительным анодовRoentDeck - DLD40 (см.
рисунок 2.14 и таблицу 3.1). Так же возможно использованиеканалотрона.Сигнал с детекторов и позиционно-чувствительных анодов усиливается предусилителями на 40 дБ, дискрименируется для подавления помех и подается на время-цифровыепреобразователи от RoentDeck. На него же подается сигналы начала и конца окна преобразования, позволяющие определить время пролета иона от ловушки к детектору. Платапреобразователей через интерфейс PCI подключена в управляющую ЭВМ и там визуализируется и сохраняется на диск.Использование позиционно-чувствительного детектора позволяет производить измерения масс ионов по более точной и быстрой методике фазового отображения (см.
раздел 2.3),а так-же дает очень удобный инструмент для настройки ловушек.Для создания правильного отображения фазы движения требуется иная настройка электродов секции дрейфа. Напряжения на всех сегментах равны −1300 ÷ −1600 Вольт. Изменение напряжения на сегментах секции дрейфа приводит к изменению масштаба изображения (см. рис. 2.13).Для повышения точности определения углового положения изображения и, соответственно, повышения точности измерения частот, желательно иметь наибольшее увеличение в секции дрейфа. Так как размер изображения может ограничивать диаметр электродовсекции дрейфа, то при внедрении методики фазового отображения электроды, находящиесявне магнита, были заменены на аналоги диаметром около 90 мм.
На торце последнего электрода установлена металлическая сетка для уменьшения искажения электрического поляна срезе электрода.Для генерации дипольного и квадрупольного возбуждений используются функциональные генераторы Agilent 333500B. Длительности импульсов задаются на генераторах в периодах частоты сигнала. Для стабилизации частот, генераторы подключены к эталону частотына базе 87 Rb. Установка амплитуды и частоты сигнала генераторов производится дистанционно по интерфейсу GPIB. TTL сигнал управления на генераторы подается от системысинхронизации.Система синхронизации построена на основе ПЛИС от National Instruments и в части, предназначенной для проведения измерений методом времяпролетного ионного циклотронного резонанса аналогично системе TRIGA-TRAP.
Выход ПЛИС подключен к блоку, формирующем TTL импульсы, которые и управляют электроникой. Для повышенияточности установки времени накопления фазы для подачи импульса возбуждения начального движения на модифицированной циклотронной частоте + и импульса конверсии на63истинной циклотронной частоте для каждой последовательности подаются со своегогенератора. Генераторы запускаются каждый своим импульсом, но дипольное возбуждение запускается сразу, а квадрупольное после установленной на генераторе задержки. Этонеобходимо, так как точность определения временного промежутка у генератора выше, чемпри использовании ПЛИС.Быстрые двухуровневые источники, используемые для подачи напряжения на электроды ловушки, используются разработки и производства GSI и аналогичны примененным наTRIGA-TRAP.
Они позволяют формировать постоянное напряжение от +200 до -200 Вольти производить переключение за несколько наносекунд при переключении TTL сигнала навходе синхронизации.Для повышения точности и недопущения дрейфа частот при изменении внешних условий, производится стабилизация температуры источников. Блоки помещены в объем, черезкоторый продувается нагретый воздух, а ток нагревателя регулируется системой на базе ПИД-регулятора по датчику температуры внутри объема. Система термостабилизациидвухуровневых источников видна на фотографии 3.17.Откачка области ловушки производится при помощи двух турбомолекулярных насосовпроизводительностью 1000 l/s и магнитострикционного насоса для получения более глубокого вакуума со стороны измерительной ловушки. Вакуумная система для предотвращенияпопадания буферного газа подготовительной ловушки в область измерительной разделенана две независимые области перегородкой снаружи сборки ловушек и диафрагмой внутри.В области детектора, где находится вакууметр области измерительной ловушки, со временем достигается разряжение менее 1 × 10−10 mbar.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
