"Системы управления и диагностики пучков для источников высокозарядных ионов «КРИОН» тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Понкин Дмитрий Олегович

• Понкин Дмитрий Олегович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Понкин Дмитрий Олегович

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы

Задачи

Научная новизна

Практическая значимость

Положения, выносимые на защиту

Личный вклад автора

Апробация работы

Достоверность результатов

Публикации

Структура и объем диссертации

ГЛАВА 1. Схемы и аппаратура управления электронно-лучевыми источниками ионов

1.1. Управление ионизаторами ИЭЛ

1.2. Управление криогенным ионизатором КРИОН-1

1.3. Управление криогенными ионизаторами КРИОН-2 и КРИОН-С

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. Система управления импульсной инжекцией электронов

в ионную ловушку ЭСИ КРИОН

2.1. Схема управления инжекцией электронов

2.2. Электронные модули управления инжекцией электронов

2.3. Результаты внедрения электронных модулей

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. Система управления электростатической ионной ловушкой ЭСИ КРИОН

3.1. Схема управления ионной ловушкой

3.2. Электронные модули управления ионной ловушкой

3.3. Выводы

ГЛАВА 4. Система диагностики импульсных ионных и электронных пучков ЭСИ КРИОН

4.1. Схема измерения ионных и электронных пучков

4.3. Измерение поперечных профилей пучка ионов в канале транспортировки ЛУТИ/Бустер

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Слова благодарности

Список сокращений и условных обозначений

Словарь терминов

Список публикаций по теме диссертации в рецензируемых журналах

Список публикаций по теме диссертации в трудах конференций

Список литературы

Приложение А. Вид 3Д-модели сборки магистральной платы с модулями управления инжекцией электронов в ионную ловушку ЭСИ

Приложение Б. Карты регистров МоСЬыб для электронных модулей

ВВЕДЕНИЕ

В 1967 г. в Лаборатории Высоких Энергий (ЛВЭ) Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ), г. Дубна, СССР, Евгением Денисовичем Донцом (1935 - 2021) предложен новый электронно-лучевой метод глубокой ионизации атомов [1 - 4]. Открытие метода создало новое направление в технике ускорения заряженных частиц - разработку криогенных импульсных электронно-лучевых источников ионов (ЭЛИ, анг. Electron Beam Ion Source (EBIS) и их применение на ускорителях частиц [5], [6].

Суть электронно-лучевого метода ионизации заключается в последовательной обдирке электронов рабочего вещества электронным ударом электронами интенсивного электронного пучка необходимой энергии (единицы и десятки кэВ). Пучок электронов в области ионизации сжимается сильным (до нескольких Тесла) соленоидальным фокусирующим магнитным полем, обеспечивающим необходимую для эффективной ионизации электронную плотность.

Ионная ловушка, образованная в ЭЛИ вдоль оси однородного поля соленоида, удерживает ионы в процессе ионизации электронным ударом.

Удержание ионов в пространстве ионной ловушки в радиальном направлении обеспечено естественным провисанием потенциала в сплошном электронном пучке, обусловленным его пространственным зарядом.

Удержание и управление движением ионов в ловушке в продольном (аксиальном) направлении осуществляется подачей положительных потенциалов на секции (трубки) структуры дрейфа, расположенные вдоль всей длины ионной ловушки [7].

Электроны, эмитируемые катодом и ускоренные анодным потенциалом, формируются в пучок сильным магнитным полем, который после прохождения структуры дрейфа и выхода из магнитного поля притягивается потенциалом электронного коллектора и высаживается на нем.

На Рисунке 1 показана типовая схема электронно-лучевого источника ионов с ионной ловушкой, показывающая удержание ионов в ловушке в аксиальном и радиальном направлениях.

A EXT L1 L2

Рисунок 1. Типовая структурная схема электронно-лучевого источника ионов: E - катод, FC- фальшкатод, Л - анод, DT1-25 - элементы структуры дрейфа;

С - электронный коллектор; EXT - вытягивающий электрод;

L1/2 - электростатические линзы.

Возможность управления движением ионов при инжекции и их экстракции из ионной ловушки с различными регулируемыми временами вывода (в диапазоне от единиц до сотен микросекунд) является одним из существенных достоинств ЭЛИ.

В других типах источников высокозарядных ионов (ЭЦР-источник, лазерный источник) ионы вытягиваются внешним электрическим полем из плазмы. Внешние электрические поля не проникают глубоко внутрь плазмы, что усложняет управление экстракцией ионов в этих типах источников.

В случае ЭЛИ, операции, связанные с инжекцией вещества, ионизацией и экстракцией ионов, выполняются заданием распределений положительных потенциалов на различные секции структуры дрейфа в определенные моменты времени [7]. На рисунке 2 показан вид первого криогенного электронно-лучевого источника ионов КРИОН-1 [8] (КРиогенный ИОНизатор) созданного для инжектора ускорителя Синхрофазотрон в ЛВЭ ОИЯИ.

Рисунок 2. Вид первого в мире криогенного электронно-лучевого источника ионов КРИОН-1; справа - А.И. Пикин; стендовые испытания в ЛВЭ ОИЯИ, 1972 г.

Электронно-лучевые источники высокозарядных тяжелых ионов КРИОН-1 [9], КРИОН-2 [10] и КРИОН-С [11] начиная с 1970-х годов стали основными источниками пучков высокозарядных ионов С, О, Ые, Б, N Ре, Аг, Хе, Кг на инжекторах ускорителей Синхрофазотрон и Нуклотрон в ЛВЭ ОИЯИ.

За пределами СССР развитие электронно-лучевых источников ионов также последовательно набирало обороты начиная с 1970-х годов [12 - 14] и на сегодняшний день остается актуальным, востребованным направлением во многих зарубежных ускорительных центрах, в основном на инжекторах синхротронов [15].

В 90-х годах в ЛВЭ ОИЯИ проведены эксперименты по получению пучков ионов на электронно-лучевых источниках ионов, работающих в «отражательном режиме» электронного пучка [16]. Показано, что отражательный режим в сильном магнитном поле (до нескольких Тесла) позволяет получить особое состояние электронной плазмы внутри источников ионов, названное «электронной струной» [17].

В ЭЛИ с электронной струной электроны совершают около 1000 осцилляции между электронной пушкой и электронным отражателем, что приводит к созданию

и и / U \ U

плотной электронной плазмы (электронной струны) при низкой интенсивности электронов, эмитируемых с катода. В результате этого мощность источника уменьшается на два - три порядка по сравнению с электронно-лучевыми источниками [18].

Электронно-лучевые источники ионов КРИОН, работающие в отражательном режиме при многократных осцилляциях электронов, создающих электронную струну, получили название электронно-струнные источники ионов (ЭСИ, анг. Electron String Ion Source (ESIS)).

На Рисунке 3 показана типовая структурная схема электронно-струнного источника ионов.

A A EXT L1 L2

Рисунок 3. Типовая структурная схема электронно-струнного источника ионов: E- катод, FC- фальшкатод, Л - аноды, DT1-25 - элементы структуры дрейфа;

RE - электронный отражатель; EXT - вытягивающий электрод;

L1/2 - электростатические линзы.

Электронно-струнные источники ионов способны производить пучки высокозарядных ионов тяжелых элементов при отсутствии выделяемой тепловой мощности на коллекторе электронов в следствии их отражения и аксиальных осцилляций, а не высадки на коллектор электронов.

На ускорителе Нуклотрон в ЛВЭ ОИЯИ начиная с 2000-х годов неоднократно ускорены пучки ионов 14N6+, 56Fe24+, 40Ar16+, 124Xe42+ полученные на электроннолучевом источнике ионов КРИОН-2 (показан на Рисунке 4), работающем в отражательном режиме с электронной струной [19].

Рисунок 4. Вид первого в мире электронно-струнного источника ионов КРИОН-2М во время стендовых испытаний в ЛФВЭ ОИЯИ, 2000-е года.

Для изучения фазовых переходов в кварк-глюонной плазме при столкновении тяжелых ионов, спиновой структуры нуклонов и легких ядер, также ряда других прикладных экспериментов в ЛФВЭ ОИЯИ создается ускорительный комплекс NICA

(Nuclotron - based Ion Collider fAdlity) [20 - 22]. Комплекс NICA имеет в своем составе линейные и циклические ускорители, коллайдер и экспериментальные установки на встречных и выведенных пучках ионов. На Рисунке 5 показана схема комплекса.

Рисунок 5. Схема ускорительного комплекса NICA в ЛФВЭ ОИЯИ.

Ускорительный комплекс NICA включает в себя следующие установки:

- инжектор тяжелых ионов [23];

- инжектор легких ионов и поляризованных протонов;

- два линейных ускорителя [24];

- каналы транспортировки пучков [25];

- сверхпроводящий бустерный синхротрон [26] с магнитной жесткостью 25 Тл-м;

- сверхпроводящий синхротрон Нуклотрон [27] с магнитной жесткостью 38 Тл-м;

- сверхпроводящий коллайдер [28], с кольцами длинной 503 м и магнитной жесткостью 45 Тл-м.

Комплекс NICA обеспечит пучками ионов установки для выполнения исследований в различных областях: релятивистская ядерная физика, физика спина частиц, радиобиология и прикладные исследования [21].

Одной из важнейших задач комплекса NICA является получение и ускорение интенсивных пучков высокозарядных тяжелых ионов.

Как прототип основного источника ионов для инжектора тяжелых ионов NICA создан электронно-струнный источник высокозарядных тяжелых ионов КРИОН-6Т,

производивший пучки ионов 12C6+, 40Ar16/13+, 124Xe28+ и 78Kr26+, ускоренные до энергии ~ 4 ГэВ/н в ускорительных сеансах комплекса NICA.

Результаты его работы представлены нами в статьях [A1 - A3].

На Рисунке 6 показан вид электронно-струнного источника ионов КРИОН-6Т, установленного на высоковольтной платформе форинжектора линейного ускорителя ЛУ-20 во время ускорительного сеанса Нуклотрона № 55 в 2018 г.

Рядом с источником - его создатель, пионер электронно-лучевых/струнных источников ионов, профессор Евгений Денисович Донец (1935 - 2021).

В этом ускорительном сеансе полученные на источнике ионов КРИОН-6Т пучки ионов 12C6+, 40Ar16+ и 78Kr26+ ускорены на Нуклотроне до энергии ~ 3 ГэВ/н.

Рисунок 6. Вид электронно-струнного источника ионов КРИОН-6Т, установленного на форинжекторе линейного ускорителя ЛУ-20 комплекса NICA; справа от источника его создатель - профессор Е. Д. Донец.

Для работы источника ионов КРИОН-6Т в составе ускорительного комплекса NICA требовалось обеспечить следующие характеристик систем источника:

- магнитное поле сверхпроводящего соленоида до 6 Тесла;

- ток эмиссии электронной пушки в отражательном режиме работы источника до 30 мА при энергии электронов до 10 кэВ;

- амплитуды потенциальных барьеров ионной ловушки 11пб. до +3,5 кВ;

- емкость ионной ловушки Cq. до 25 нКл.

Для достижения обозначенных характеристик источника ионов КРИОН-6Т на инжекторе тяжелых ионов комплекса NICA потребовалось создание современных систем управления и диагностики пучков (Рисунок 7), обеспечивающих:

1) управление импульсной инжекцией электронного пучка в ионную ловушку;

2) инжекцию, удержание ионов в ловушке, экстракцию ионов после ионизации;

3) диагностику импульсных ионных и электронных пучков низких энергий.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ПУЧКОВ Рисунок 7. Структурная схема источника ионов КРИОН-6Т: 1) катод; 2) фальшкатод;

3) анод ЭП; 4) сверхпроводящий соленоид; 5) структура дрейфа;

6) анод отражателя электронов; 7) отражатель электронов;

8) многопроволочный профилометр; 9) секционированный коллектор пучка.

Существовавшая в ЛФВЭ ОИЯИ система управления электронно-струнными источниками ионов обладала недостатками, ограничившими ее использование для создаваемого источника ионов КРИОН-6Т.

Модули формирования потенциальных барьеров не задавали достаточные амплитуды для движения ионов в ионной ловушке при провалах потенциала от накопленного электронного заряда внутри ловушки в магнитном поле сверхпроводящего соленоида 6 Тесла.

Дискретность шагов установки напряжения в цепи накала эмиттера электронной пушки (ЭП) Ышн = 28 не обеспечивала точную подстройку эмиссии электронов. При нелинейной эмиссии электронов в «отражательном» режиме работы источника ионов требовалось уменьшить шаг накала, обеспечить измерения тока и напряжения в цепи накала эмиттера.

Известные решения, разработанные на основе промышленных комплексов автоматизации [29 - 32] обладали другими недостатками: масс-габаритные характеристики, затрудняющие их размещение на высоковольтном потенциале; сложность изменения ключевых характеристик и функционала в условиях научно-

исследовательских и экспериментальных работ усложняла и часто делала невозможным их проведение.

Представленные недостатки показали необходимость совершенствования систем управления и диагностики пучков электронно-струнных источников ионов КРИОН для обеспечения работы инжектора тяжелых ионов комплекса NICA, что является важной и актуальной работой.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «"Системы управления и диагностики пучков для источников высокозарядных ионов «КРИОН»»

Цель работы

Цель работы - разработка и внедрение методик, средств управления и диагностики пучков электронно-струнных источников высокозарядных тяжелых ионов КРИОН для обеспечения работы инжектора тяжелых ионов ускорительного комплекса NICA в ЛФВЭ ОИЯИ.

Задачи

1. Создать систему управления импульсной инжекцией электронов в ионную ловушку из электронной пушки, катод которой находится на отрицательном высоковольтном потенциале 11эп до -10 кВ. Обеспечить измерение тока в цепи эмиттера и потенциала управления инжекцией электронов;

2 и и и г-

. создать систему управления электростатической ионной ловушкой в полях до 6

Тесла для контроля инжекции, удержания, экстракции ионов с возможностью

установления амплитуд потенциальных барьеров и импульса экстракции ионов

до +3,5 кВ;

3. создать систему диагностики импульсных ионных и электронных пучков низких

U »_/ I VJ

энергий обеспечивающей: измерения поперечных профилей ионных пучков, измерения положения, размера и тока ионных и электронных пучков.

Научная новизна

1. Разработана и внедрена методика управления импульсной инжекцией электронов в ионную ловушку электронно-струнных источников ионов КРИОН из электронной пушки с катодом, находящимся на отрицательном высоковольтном потенциале Ыэп до -10 кВ.

В основе методики управления стоит передача на высоковольтный потенциал катодного узла раздельных сигналов синхронизации и команд управления по единому оптическому каналу. Сигналы синхронизации и команды управления преобразуются в последовательность данных с дальнейшим их восстановлением в исходные раздельные сигналы на высоковольтном потенциале катодного узла электронной пушки.

2. Разработана и внедрена методика формирования потенциальных барьеров электростатической ионной ловушки в магнитных полях до 6 Тесла, задающая аксиальное движение ионов и цикл работы электронно-струнных источников ионов КРИОН.

Суть методики - управление созданными импульсными высоковольтными источниками положительных напряжений с амплитудами до +3,5 кВ, конструктивно объединенными в единую систему управления, обеспечивающую стабильность ионной ловушки при провалах потенциала от накопленного электронного заряда в магнитных полях до 6 Тесла.

Практическая значимость

1. Создана система управления электронно-струнным источником высокозарядных тяжелых ионов КРИОН-6Т, впервые обеспечившая получение ионов 12C6+, 40дг1б/1з+, 124хе28+ и 78|<Г26+ в ускорительных сеансах инжектора тяжелых ионов NICA.

Система поддерживает:

- управление импульсной инжекцией электронного пучка в ионную ловушку с

количеством дискретных шагов установки напряжения в цепи накала эмиттера Мшн = 216, измерение тока в цепи эмиттера с точностью не хуже ± 5%, измерение установленного напряжения накала и напряжения управления инжекцией электронов точностью не хуже ± 0,3%;

- управление электростатической ионной ловушкой с возможностью установления амплитуд потенциальных барьеров 11пб до +3,5 кВ ± 1% и импульса экстракции ионов 11ив до +3,5 кВ ± 1% для устойчивой работы ионной ловушки в магнитных полях до 6 Тесла.

2. Создана система диагностики импульсных электронных и ионных пучков с

энергиями до 5 МэВ/н, обеспечивающая измерение их размера, формы и полного тока (или суммарного заряда) c точностью не хуже ± 0,5%;

с ее помощью впервые на ускорительном комплексе NICA измерены поперечные профили пучков ионов 12C6+, 40дг16/13+, 124Xe28+ и 78Kr26+ с энергией 3,2 МэВ/н в канале транспортировки пучка из линейного ускорителя тяжелых ионов (ЛУТИ) в бустерный синхротрон (Бустер);

измерения поперечных профилей пучков ионов обеспечили настройку ионно-оптической структуры канала транспортировки ЛУТИ/Бустер для их инжекции в Бустер во время ускорительных сеансов комплекса NICA.

Положения, выносимые на защиту

1. Методика управления импульсной инжекцией электронов в электростатическую ионную ловушку из электронной пушки c катодом, находящимся на отрицательном высоковольтном потенциале. Использование методики обеспечивает формирование протяженного аксиально-симметричного электронного пучка в электронно-струнных источниках ионов КРИОН;

2. Методика формирования потенциальных барьеров электростатической ионной ловушки с амплитудами барьеров до +3,5 кВ, обеспечивающая ее работу в магнитных полях до 6 Тесла. Использование методики позволяет управлять аксиальным движением и экстракцией ионов в электронно-струнных источниках ионов КРИОН;

3. Система диагностики пучков электронно-струнных источников ионов КРИОН,

позволившая впервые на комплексе NICA измерить поперечные профили пучков ионов 12C6+, 40Ar16/13+, 124Xe28+ и 78Kr26+ в канале транспортировки пучков ЛУТИ/Бустер;

4. Результаты работы системы управления, впервые обеспечившей получение ионов 12C6+, 40Ar16/13+, 124Xe28+ и 78Kr26+ на электронно-струнном источнике ионов КРИОН-6Т в составе инжектора тяжелых ионов комплекса NICA.

Личный вклад автора

Методические, схемотехнические, аппаратурные и программные решения, составившие основу систем управления и диагностики пучков для электронно-струнного источника высокозарядных тяжелых ионов КРИОН-6Т разработаны и созданы либо автором лично, либо с его определяющим вкладом.

Программное обеспечение визуализации поперечных профилей пучка ионов в канале транспортировки ЛУТИ/Бустер NICA создано при непосредственном определяющем участии автора.

Апробация работы

Результаты работ представлены на следующих конференциях:

- Nuclear Electronics and Computing (NEC) в 2013, 2015 и 2017 гг.;

- International Scientific Conference of Young Scientists and Specialists (AYSS) в 2017, 2018, 2019, 2020, 2022 и 2023 гг.;

- VI конференции молодых ученых и специалистов «Алушта-2017»;

- International Conference on Modern Problems of Nuclear Physics (MPNP) в 2019;

- Международные совещания «Ускорительный комплекс NICA: проблемы и решения» в 2016, 2018 и 2023 гг.;

- International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM) в 2024 г.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается итогами работы электронно-струнного источника ионов КРИОН-6Т в составе инжектора тяжелых ионов комплекса NICA, где полученные на источнике ионы 40Ar16/13+, 78Kr26+ и 124Xe28+ ускорены до энергии 3,2 МэВ/н.

Публикации

Работы, составившие основы диссертации, опубликованы в 13 статьях, 6 из которых изданы в рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 53 наименований и 2 приложений. Текст диссертации содержит 98 рисунков и 18 таблиц. Общий объем работы, включая приложения, составляет 151 страницу.

ГЛАВА 1. Схемы и аппаратура управления электронно-лучевыми

источниками ионов

В настоящей обзорной главе рассматриваются схемы и аппаратура управления ЭЛИ, созданные в ОИЯИ. Это обусловлено тем, что ЭЛИ впервые созданы именно в ОИЯИ и далее ученые ЛВЭ/ЛФВЭ долгое время оставались и сейчас остаются пионерами физики и техники импульсных криогенных источников высокозарядных ионов тяжелых элементов.

1.1. Управление ионизаторами ИЭЛ

Первое описание процесса управления прототипом электронно-лучевого источника ионов представлено Е.Д. Донцом и его коллегами в пионерских работах [1] и [2], ставшими отправной точкой в истории создания ЭЛИ. Именно в этих работах впервые представлена модель электронно-лучевого метода ионизации и результаты проверки ее работоспособности на экспериментальной установке -ионизаторе ИЭЛ. Согласно описанию ИЭЛ в [1], его основными частями являются: соленоид нормальной проводимости, электронная пушка с катодом из гексаборида лантана, трубка дрейфа, электронный и ионный коллекторы (Рисунок 8).

-Т Гх"

Рисунок 8. Схема электрического питания ионизатора ИЭЛ: С - соленоид; Н - нить накала; К - катод; Л - анод; Т- дрейфовая трубка; КЭ - коллектор электронов;

КИ - коллектор ионов.

Управление ионизатором ИЭЛ сводилось к трем пунктам:

1) накалу катода и инжекции электронов в ионную ловушку;

2) подаче потенциальных барьеров на трубки дрейфа, созданию ионной ловушки;

3) измерению (диагностике) электронного и ионного токов.

Представленные пункты задали вектор развития систем управления и диагностики пучков ЭЛИ, являются актуальными на сегодняшний день и стали основой работы электронно-струнных источников ионов, как производных от ЭЛИ.

Решения, представленные в настоящей диссертации, являются развитием именно этих трех основополагающих пунктов, задающих работу ЭЛИ.

В эксперименте на ионизаторе ИЭЛ электроны, эмитируемые катодом ИЭЛ и ускоряются анодным потенциалом. Далее, сильным магнитным полем они формировались в пучок, который после прохождения дрейфовой трубки и выхода из магнитного поля регистрировался электронным коллектором.

Ионы, возникающие в области электронного пучка, могли удерживаться там или выводиться на ионный коллектор при соответствующих распределениях потенциалов на секциях дрейфовой трубки.

Выпрямитель питания фокусирующего соленоида обеспечивал номинальный ток 600 А при напряжении 17 В. Согласно схеме из Рисунка 8, узел анодного питания электронной пушки состоит из анодного выпрямителя с максимальным напряжением 7 кВ, током 2,5 А и модулятора на лампе ГУ-39А. Выпрямитель смещения управляющей сетки имеет регулируемый выход, что позволяет получить варьируемую постоянную составляющую электронного тока через ИЭЛ.

Для получения мощного импульса тока на управляющую сетку лампы ГУ-39А с выхода задающего генератора поступает положительный импульс с максимальной амплитудой 300 В. Импульс отрицательной полярности, снимаемый с анода лампы ГУ-39А с амплитудой до 6 кВ, поступал на катод ЭП с заземленным анодом Длительность импульса тока регулируется в пределах 0,05 - 100 мс.

Создание положительных потенциальных барьеров на трубках дрейфа для формирования ионной ловушки в ИЭЛ, удерживающей ионы в аксиальном направлении, обеспечивалось генератором серий запирающих импульсов положительной полярности с амплитудами до нескольких сотен вольт, подававшихся на предпоследнюю секцию трубки дрейфа.

После окончания действия запирающего импульса ионы из трубки дрейфа вытягивались на коллектор, ионный импульс с которого был виден на экране осциллографа. Отметим, что экстракция ионов из трубок дрейфа после окончания ионизации в ИЭЛ происходит их вытягиванием потенциала коллектора.

Импульсы ионного тока наблюдаются на экране осциллографа, развертка которого запускается передним фронтом электронного импульса через ИЭЛ, или регистрируются на ленте потенциометра ЭПП-09.

Генератор разряда используется для перевода указателя потенциометра в нулевое положение после записи амплитуды ионного импульса. Схема измерения ионного тока ИЭЛ показа на Рисунке 9.

Рисунок 9. Блок-схема измерения импульсов ионного тока ИЭЛ.

Итогом работы [1] явилась практическая апробация нового электроннолучевого метода ионизации, обеспечившего получение пучка многократно ионизированных ионов С, N и О.

Далее для обеспечения управления импульсной инжекцией электронов в ионную ловушку ИЭЛ В.И. Илющенко и его коллегами созданы модуляторы МЭП-1/2 [33], [34], вырабатывающие двухступенчатые отрицательные высоковольтные импульсы амплитудой до -10 кВ и длительностью 0,1 - 20 мс. Применение модуляторов МЭП в ионизаторе ИЭЛ позволило инжектировать в ловушку электронный пучок, обеспечивший эффективный захват ионов в электронный пучок и уменьшение амплитуды ионных колебаний в процессе ионизации.

Технически, основой модулятора МЭП были лампы ГИ-30, ГМИ-2Б и тиратронный коммутатор. Использование схем управления на основе ламп и тиратронов обусловлено их доступностью на тот момент времени, однако содержит определенные недостатки: значительные габариты и ограниченное время безотказной работы.

Развитие первого ЭЛИ задало необходимость обеспечения его автономной работы и как следствие создания системы электронного управления ионизатором ИЭЛ. С конца 1960-ых годов началось создание первых комплексных систем управления ионизаторами ИЭЛ, ставшими прототипами ЭЛИ.

Первая, созданная в 1973 г. В.И. Илющенко, В. Тушиньским и Е. Хмелевой под руководством Е.Д. Донца, система электронного управления ИЭЛ [35] состояла из распределителя трех импульсов (РТИ) и шестиканального хронизатора. Эта система управления по праву стала первой «боевой» комплексной разработкой, обеспечившей работу ИЭЛ уже в составе форинжектора линейного ускорителя ЛУ-9М в ЛВЭ ОИЯИ.

Отметим, что ионизатор ИЭЛ во время ускорительных сеансов находился на высоковольтной платформе форинжектора ЛУ-9М, на которую подавалось ускоряющее напряжение амплитудой более 100 кВ.

Команды управления «Старт подогрева катода», «Старт ионизации» и «Стоп ионизации» / «Начало инжекции» передавались в модули системы управления ИЭЛ, находящейся на высоковольтной платформе форинжектора через «световой» [35] оптический канал связи.

Все три командных импульса поступали по одному каналу связи на один выход РТИ, который распределял их в соответствии с временем прихода по трем различным выходным каналам. Хронизатор, запускаемый вторым импульсом РТИ, обеспечивал выдачу набора импульсов с регулируемой задержкой по шести каналам.

Архитектурно первая автономная система управления ИЭЛ с оптической линией передачи состояла из трех блоков: двух блоков набора констант типа БНК-512 и контроллера ККН-652, находящихся в стандартном крейте КАМАК.

Представленная схема управления обеспечивала работу ионизатора ИЭЛ во время стендовых испытаний и ускорительных сеансов ЛВЭ. Она развивалась и улучшалась, добавлялись новые аппаратурные решения.

Развитием ионизатора ИЭЛ (ИЭЛ-1) стало создание ионизатора ИЭЛ-2 [36] с соленоидом нормальной проводимости длиной один метр. С помощью ИЭЛ-2 показано, что количество ионов за импульс может увеличиваться за счет увеличения электронного тока и длины ионной ловушки. При этом быстрая экстракция ионов из ловушки обеспечена созданием градиента потенциала вдоль всей длины структуры дрейфа.

1.2. Управление криогенным ионизатором КРИОН-1

Новый этап развития ЭЛИ ознаменовался созданием криогенного ЭЛИ «КРИОН-1» [8], [9], ставшим далее основным источником многозарядных ионов на инжекторе Синхрофазотрона в ЛВЭ ОИЯИ в 1970/80-х годах. Применение сверхпроводимости обеспеченной криогеникой позволило улучшить вакуум внутри источника, существенно увеличить напряженность магнитного поля за счет использования сверхпроводящего соленоида [37]. Увеличилось количество ионов и глубина их ионизации в следствии качественной фокусировки электронного пучка в области ионизации для обеспечения электронной плотности в ионной ловушке.

Создание Е.Д. Донцом и его командой криогенных ЭЛИ в ЛВЭ ОИЯИ без преувеличения стало революцией в области разработки источников многозарядных ионов и технике ускорения заряженных частиц. После создания и использования криогенного ЭЛИ многозарядных ионов КРИОН-1 на инжекторе Синхрофазотрона в ЛВЭ ОИЯИ [9], источники такого типа получили широкую известность в СССР и за рубежом. На рисунке 10 показан вид инжектора ускорителя Синхрофазотрон с установленным электронно-лучевым источником ионов КРИОН-1.

Рисунок 10. Вид электронно-лучевого источника ионов КРИОН-1, установленного на высоковольтной платформе форинжектора линейного ускорителя ЛУ-9 в ЛВЭ ОИЯИ; справа от источника - механик экспериментальных стендов и установок И. К. Джакупов.

Разработка криогенного ЭЛИ КРИОН-1 была невозможна без развития схем управления, требовалось обеспечить удаленное управление его системами, создать условия для надежной бесперебойной работы криогенных ЭЛИ в составе инжектора ускорителя Синхрофазотрон в ЛВЭ.

На этом этапе оставался ряд вопросов, требующих внимания. Одним из таких вопросов было обеспечение постепенного автономного ввода мощности модулятора ЭП МЭП-2. Требовалось обеспечить плавный разогрев катода и не допустить ухудшения вакуума в следствии резкого газоотделения в области электронного коллектора, приводящего к нарушению одного из основных условий работы источника КРИОН-1 - высокого вакуума.

Процесс «тренировки» источника, связанный с постепенным вводом мощности МЭП-2, при его работе в автономном режиме не мог быть выполнен непосредственно оператором, т.к. МЭП-2 находился на высоковольтном потенциале форинжектора линейного ускорителя ~ 600 кВ (см. Рисунок 10).

Описанное в работе [11] устройство управления модулятором МЭП-2 для автоматической дистанционной регулировки мощности, обеспечило постепенный ступенчатый (плавный) нагрев накала ЭП для своевременного выхода источника КРИОН-1 в рабочее состояние за время ~ 45 мин. При плавном накале катода не происходило резкого ухудшения вакуума. Важно, что устройство автоматического управления мощностью на выходе МЭП-2 имело схему защиты, отключающую нагрев при ухудшении вакуума в источнике в режиме автоматического управления выходной мощностью МЭП-2.

С увеличением длины ионной ловушки в источнике ионов КРИОН-1 также увеличилось количество секций трубки дрейфа (структуры дрейфа). Возникла необходимость более продвинутой схемы формирования положительных потенциальных барьеров ионной ловушки для управления аксиальным движением ионов. К этому моменту сложился определенный способ формирования распределений потенциалов, когда с выхода мощного генератора через

переходную емкость подавался импульс заданной формы на резистивный делитель с общим сопротивлением ~ 20 кОм. В эксперименте, представленном в работе [2] установлено, что уровень фона от остаточного газа при определенных условиях и времени ионизации (времени нахождения ионов в ловушке) 40 мс не превышает 10%, что указывало на возможность дальнейшего увеличения времени ионизации.

Одна из причин возникшего ограничения времени ионизации заключалась в способе формирования потенциалов на секциях трубки дрейфа [7]. Кроме того, значительное увеличение времени ионизации было необходимо также при использовании ЭЛИ в качестве электростатической ловушки в экспериментах по измерению изменения скорости радиоактивного распада ДА.

В работе [7] представлен электронный коммутатор напряжений (ЭКН), предназначенный для управления аксиальным движением ионов в источнике ионов КРИОН-1, позволивший довести время эффективного удержания ионов в ловушке до одной секунды. Электрическая схема ЭКН показана на Рисунке 11.

Рисунок 11. Электрическая схема ЭКН: 1, 2) катод и анод электронной пушки; 3) секции трубки дрейфа; 4) электронный коллектор; 5) вытягивающий электрод; электростатическая линза; 7) ионный коллектор; 8) модуль управления.

Выходные напряжения ЭКН поступали на резистивные делители напряжений, секции которых имели гальваническую связь с элементами трубки дрейфа. Импульсы управления включением потенциальных барьеров поступали из модуля управления на аноды ламп 1_1 - 4 при подаче команд управления И - 13.

В работе [7] подробно описаны алгоритмы и команды переходов из исходного состояния готовности источника ионов в состояния «Ввода рабочего вещества», далее «Ионизации» и последующей «Экстракции ионов».

Применение ЭКН на источнике КРИОН-1 обеспечило управление аксиальным движением ионов на стендовых испытаниях и во время ускорительных сеансов на Синхрофазотроне, продолжавшиеся в совокупности более 500 ч. С применением ЭКН удалось обеспечить ионизацию К-оболочки Аг при времени ионизации 500 мс.

Последовательность операций в ЭЛИ и других электрофизических установках (ЭФУ) ускорительного комплекса ЛВЭ задавалась внешними сигналами синхронизации и командами управления, передающимися на высоковольтную платформу инжектора Синхрофазотрона с пультовой ускорителя-инжектора по световому каналу связи.

Для управления своевременным включением аппаратуры создавались системы сигнальной синхронизации. Для синхронизации режимов технологических систем использовались многоканальные таймерные устройства (ТУ).

Основным их назначением является формирование временных сигналов в соответствии с программой исследования, которые требуется затем передавать с нулевого потенциала «земли» в ЭЛИ, установленный на высоковольтном терминале. Однако эта задача сопряжена с определенными трудностями:

1) источник ионов находился в радиационной зоне, под потенциалом -700 кВ относительно земли, что определяло повышенные требования к выбору и надежности каналов связи;

2) многоканальность ТУ усложняла визуальный контроль временных установок пусковых сигналов, требовала согласования режимов работы средств отображения информации с возможностями оператора.

В 1983 г. Ю.И. Романовым в работе [38] представлено модульное устройство синхронизации для обеспечения своевременного управляемого включения импульсных систем ЭЛИ. Выполненное в стандарте КАМАК, устройство синхронизации позволяло вводить требуемые задержи запусков аппаратуры и длительности этих сигналов как по командам стандарта КАМАК, так и вручную с передней панели. Для удобства контроля введенных параметров к устройству синхронизации подключался дисплей. Схема запусков аппаратуры ЭЛИ с применением устройства синхронизации показана на Рисунке 12.

Рисунок 12. Структурная схема управления аппаратурой ЭЛИ размещенного на высоковольтной платформе форинжектора линейного ускорителя ЛУ-20 с пульта

ускорителя через ВОЛС.

Передача группы сигналов синхронизации от устройства в крейте на высоковольтную платформу здесь происходит через специальные преобразователи ВОЛС, представляющие собой отдельные устройства, внутренняя схема которых показана на Рисунке 13.

Рисунок 13. Конструкция 10-жильного кабеля ВОЛС с оптоэлектронными преобразователями: 1) светодиод; 2) фотоприемник; 3) капилляр стеклянный; 4) защитная оболочка световода; 5) световод; 6) втулка капилляра; 7) втулка световода;

8) втулка фотоприемника; 9) корпус разъема; 10) обойма; 11) вилка разъема; 12) патрубок; 13) крышка; 14) защитная оболочка кабеля; 15) петля укладки световода; 16) электрические выводы оптопреобразователей.

Устройство синхронизации обеспечивало передачу из пультовой на высоковольтную платформу группы из 10 каналов управляемого таймера с диапазоном изменений задержек выходных сигналов в диапазоне от 1 мкс до 99 с. Нестабильность «привязки» временной задержки не более ±500 нс. Питание устройства: +6 В; 3,7 А.

Представленная схема синхронизации на основе ВОЛС оказалась удобной и надежной в эксплуатации. Она позволила существенно упростить процесс настройки режимов работы источника КРИОН-1, также производить визуальный контроль синхронизации и процесса управления. Развитие систем синхронизации с применением ВОЛС для ЭЛИ продолжилось, решения и результаты отмечены в статьях [39], [40].

1.3. Управление криогенными ионизаторами КРИОН-2 и КРИОН-С

К концу 1980-ых для продолжения исследований возможности применения плотных электронных пучков для процесса ионизации, создается криогенный ЭЛИ КРИОН-2 [5], ставший следующим этапом развития ЭЛИ в ЛВЭ ОИЯИ.

Именно на источнике КРИОН-2 в 1990-ых годах начались первые эксперименты применением отражательного режима работы электронов [17], что далее привело к открытию феномена «электронной струны» и появлению новых электронно-струнных источников ионов.

При создании источника КРИОН-2 в аппаратуру управления ЭЛИ стала активно внедряться микропроцессорная техника.

Системы управления ЭЛИ стали сложнее в изготовлении и настройке, но шире в функционале и получили прирост в быстродействии. Появилась универсальность, уменьшились габариты модулей и систем на их основе. Спектр возможностей возрос: поддержка интерфейсов связи с периферией микро-ЭВМ, выросла пропускная способность (до 10 раз по сравнению с КАМАК) модулей с шиной М-ВЫБ.

В работе [41], выпущенной в 1986 г., В. Г. Дудников описывает пионерскую автоматизированную модульную микропроцессорную систему (МС) управления, сбора и обработки экспериментальных данных «Микро» (Рисунок 14) созданную им для нового на тот момент ЭЛИ КРИОН-2.

В этой статье приводятся требования к средствам управления электроннолучевыми источниками ионов, не потерявшие актуальности и на сегодняшний день:

- высокая надежность, компактность;

- обеспечение работы ЭЛИ в реальном времени;

- расширяемость, связанная с экспериментами и динамикой развития ЭЛИ.

Рисунок 14. Внешний вид микропроцессорной системы «Микро» для управления ЭЛИ: справа - налево: ведущая микро-ЭВМ; ОЗУ 32К; оптоволоконный приемопередатчик;

ОЗУ - обменник 16К; первая ведомая микро-ЭВМ; вторая ведомая микро-ЭВМ; контроллер телемонитора, серийные аналого-цифровые преобразователи (АЦП).

Модульная микропроцессорная система «Микро» создана в конструктиве КАМАК и содержала три магистрали управления субмодулями: стандартную магистраль КАМАК, общую и локальные для каждой микро-ЭВМ.

Внедрения в работу микропроцессорной системы «Микро» для управления ЭЛИ КРИОН-2 показало преимущество магистрали и системы команд М-ВЫБ над стандартной магистралью КАМАК. В устройствах с шиной М-ВЫБ практически отсутствует аппаратная избыточность и наиболее полно используются достижения схемотехники. Программы управления устройств с шиной М-ВЫБ значительно короче и «естественнее» по сравнению с программами, написанными для аналогичных устройств в стандарте КАМАК.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Понкин Дмитрий Олегович, 2025 год

/ |

\ :

; \ \ 1 : ; !

; / | \ ; : : :

1 / | ! 1 1 ; 1

; / ! : ;

/ 1

.......! / 1

! /

! /

1 /

! /

\

/

шкал _ д/ л г /

а X - время, с и В

0,0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11

5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23,0

Т1 те [э]

Рисунок 53. Осциллограмма выходного напряжения БФПБ при последовательной установке разных значений амплитуды: шкала X - время [с]; шкала У - напряжение [В].

Из Рисунка 53 видно, что скорость установления выходного напряжения высоковольтного регулятора БФПБ составляет примерно 1 кВ/сек. Алгоритм аккуратного установления напряжения минимизирует возникновение электрических пробоев. В таблице 7 приведены характеристики БФПБ.

Таблица 7. Основные технические характеристики БФПБ.

Питание 24В, до 2 Вт

Размер печатной платы 220 x 160 мм

Максимальное выходное напряжение +3500 В

Точность установления и поддержания выходного напряжения не хуже ± 1%

Длительность выходного импульса от 500 нс до 10 сек.

Управление выходным напряжением локальное и удаленное

Интерфейс удаленного управления 4-проводный RS-485

Протокол удаленного управления Modbus RTU

Максимальный выходной ток 8 мА

Минимальный шаг установки выходного напряжения меньше 1 В

Количество шагов установки выходного напряжения N = 212 (4096)

Скорость уст. выходного напряжения ~ 1 кВ/сек

Аварийное отключение короткое замыкание, перегрев

Блок формирования высокого напряжения (БФВН) является модификацией БФПБ, выполняет функции высоковольтного источника положительного напряжения постоянного тока. БФВН используется в части схемы управления инжекцией в ионной ловушке ЭСИ, где требуется обеспечить управляемую подачу положительных потенциалов постоянного тока.

Технически БФВН является модифицированной копией БФПБ в котором не монтируется часть электрической схемы, в нем отсутствуют: оптический разъем приема сигналов запуска, схема управления !вБТ-транзисторами двухтактным драйвером и сами ЮБТ-транзисторы. В БФВН выходное напряжение высоковольтного регулятора через фильтр низких частот (ФНЧ) поступает на его выходной разъем.

На Рисунке 54 показан вид БФВН, установленного в крейт и обеспечивающий подачу положительного потенциала иСТр постоянного тока на общую точку электронных модулей управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т. Это делается с целью сообщения потенциала всей системе управления инжекцией электронов.

Рисунок 54. Вид БФВН установленного в один из крейтов системы управления

ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т.

Регистровые карты МоСЬыб БФПБ и БФВН эквивалентны друг другу. В таблице 8 приведены характеристики БФВН.

Таблица 8. Основные технические характеристики БФПБ.

Питание 24 В, до 2 Вт

Размер печатной платы 220 х 160 мм

Максимальное выходное напряжение +3500 В

Точность уст. выходного напряжения не хуже ± 1%

Управление выходным напряжением локальное и удаленное

Интерфейс удаленного управления 4-проводный RS-485

Протокол удаленного управления Мо^эиБ КТЫ

Максимальный выходной ток 8 мА

Мин. шаг установки вых. напряжения меньше 1 В

Количество шагов уст. вых. напряжения N = 212 (4096)

Скорость уст. выходного напряжения 1 кВ/сек

Аварийное отключение короткое замыкание, перегрев

Блок вывода (БВ) формирует импульс экстракции ионов в системе управления ионной ловушкой. Технически он состоит из двух модулей - БФВН и Модулятора БВ. БФВН формирует напряжение, Модулятор БВ обеспечивает получение импульса экстракции ионов из этого напряжения. Вид Модулятора БВ показан на Рисунке 55.

Рисунок 55. Вид передней панели Модулятора БВ.

Особенность Модулятора БВ состоит в том, что он позволяет по сигналу внешнего запуска сформировать высоковольтный импульс амплитудой до +3,5 кВ и длительностью сотни микросекунд со сложной, управляемой формой переднего фронта. Это необходимо для медленного вывода ионов из источника во время стендовых испытаний (при проведении времяпролетного анализа пучков ионов. Кроме того, Модулятор БВ также позволяет сформировать импульс напряжения для быстрой экстракции ионов с передним фронтом до 500 нс и общей длительностью до нескольких мкс.

Основой Модулятора БВ является двухтактная схема формирования высоковольтного импульса положительного напряжения. Она содержит встроенную емкостную нагрузку для «затягивания» переднего фронта в режиме формирования импульса экстракции с длительным (до 500 мкс) передним фронтом при его амплитуде более +3 кВ. В режиме быстрой экстракции ионы должны быть максимально быстро выведены из ЭСИ для их качественной инжекции в ускоритель.

В этом режиме Модулятору БВ пользователем задаются: формат вывода -быстрый (запись числа «1» в определенный регистр Модулятора БВ), амплитуда напряжения экстракции (задается БФВН, подключенным к зарядному входу Модулятора БВ) и длительность самого импульса в микросекундах. На Рисунке 56 показана схема Блока вывода, в состав которого входят Модулятор БВ и БФВН.

Блок вывода БВ

Оптический приемник

г Микроконтроллер >

|УПР.1 УПР. 2 АЦП )

МосШиэ КТи иАКТ/Р?Б-485 Разъем

011М-20

Сигналы запуска

Цифровой порт

0-3,5 В '

Прецизионный Контроль Вх.

делитель напряжения разъем

напряжения 1:1000 1 кВ = 1 В В1МС МНУ

1 1

Изолир. ЮВТ-транзистор

драйвер * верхнего плеча

Изолированное плечо II 1 разъем

- г '-Х 1 . Л- ВМС МНУ

0 ... +3,5 кВ

БФВН

ЮВТ-транзистор нижнего плеча

Рисунок 56. Структурная схема Блока вывода.

Верхнее плечо схемы Модулятора БВ создает прямоугольный импульс амплитудой до +3,5 кВ с передним фронтом минимальной длительностью 500 нс для быстрой экстракции ионов. На Рисунке 57 показана электрическая схема двухтактного формирователя высоковольтного импульса положительного напряжения.

High Voltage

ДА!

от йшз

шх VS

ьш но

сом та

LO VCC

ШОП

V

GND КО 2

2

Rll

4ZZF-

:r

-frC +15V КО 1

-1 . У 'У

2;: 1

С4

O.luF

. С5 -10и

GND ISO 2

hv in (7)

XS1

ИТ RESET

GND

нн VS

но

сом ю та VCC

DA3 Ш2011

3

3

GXD

-0+15V

R26 2R

GND ISO 2 100R

GND

GND GND GND

hv out control

ну оит

GND

GND

Рисунок 57. Электрическая схема двухтактного формирователя высоковольтного импульса положительного напряжения в Модуляторе БВ:

1) оптрон передачи сигнала управления верхним плечом; 2) изолированный драйвер !СВТ-транзистора верхнего плеча; 3) драйвер нижнего плеча; 4) входной разъем подачи постоянного высоковольтного напряжения БФВН; 5) !СБТ-транзистор верхнего плеча; 6) !СБТ-транзистор нижнего плеча; 7) делитель напряжения для контроля выходного импульса; 8) прецизионный делитель напряжения для контроля входного напряжения, поступающего от БФВН;

9) емкость «затягивания» переднего фронта; 10) выходной разъем.

Напряжение питания изолированной части обеспечивает преобразователь с диэлектрической прочностью до 6 кВ. Нижнее плечо на время импульса экстракции отключает выходную цепь от подтяжки к общей точке. После окончания времени импульса экстракции, нижнее плечо переключает выходную цепь на «общий» для фиксирования на ней нулевого потенциала. Нулевой потенциал на выходе Модулятора БВ сохраняется до момента создания нового импульса экстракции, запуск которого обеспечивает внешняя система синхронизации. Сигнал запуска поступает на оптический приемник Модулятора БВ, длительность сигнала в мкс задается в регистре МоСЬыб. На Рисунке 58 показан вид платы Модулятора БВ.

Рисунок 58. Вид печатной платы Модулятора БВ с основными элементами:

1) оптический приемник; 2) МК управления; 3А/Б) основной и резервный оптроны с изолирующими преобразователями для передачи-ШИМ сигналов управления на изолированную часть схемы высоковольтного преобразователя; 4) драйвер нижнего плеча; 5) изолированные драйверы !СБТ-транзисторов; 6) !СБТ-транзисторы основного и резервного каналов управления верхним плечом; 7) ^БТ-транзистор нижнего плеча; 8) емкость «затягивания» переднего фронта; 9) разъем питания и управления с линиями КБ-485; 10) входной разъем высокого напряжения; 11) выходной разъем; 12) задняя магистральная панель.

В режиме быстрой экстракции ионов для формирования импульса вывода, скважность управляющего ШИМ-сигнала от микроконтроллера устанавливается на 100%. Это делается для получения максимально возможной скорости нарастания переднего фронта выходного импульса. На Рисунке 59 показана осциллограмма высоковольтного импульса быстрой экстракции ионов, сформированного БВ в режиме быстрого вывода ионов.

5 V/D iv 10 uS/Div Trig, ext 0

■ ___

■ Uhs = 2500 в

н

tMB = 30 мк с

_1_1_ __1_1_1_1_ _i_i_i_i_ _1_1_1_1_ _1_1_1_1_ _1_1_1_1_ ■ ■ I I ■ I 1 I

Рисунок 59. Осциллограмма импульса напряжения 11ив быстрой экстракции ионов из ЭСИ: шкала X - время (10 мкс/дел.); шкала У - напряжение (500 В/дел.).

Для формирования длительного переднего фронта импульса экстракции в режиме медленного вывода ионов используется другая, малая, скважность управляющего ШИМ-сигнала. Изменения скважности ШИМ позволяет управлять скоростью заряда внутренней емкости Модулятора БВ, затягивающей передний фронт импульса. Длительность и форма заднего фронта импульса экстракции не является важным параметром и оптимизации не подвергалась.

Режим медленной экстракции ионов в Модуляторе блока вывода устанавливается записью числа «0» в определенный регистр, задающий формат вывода. На Рисунке 60 показаны осциллограммы высоковольтного импульса, сформированного БВ в режиме медленной экстракции ионов из ЭСИ.

Уив = 3400 В

Рисунок 60. Типовые осциллограммы выходных напряжений Блока вывода из Модулятора БВ в режиме медленной экстракции ионов:

А) высоковольтный импульс с линейно нарастающим передним фронтом; Б) высоковольтный импульс со сложной формой переднего фронта.

В режиме медленного вывода ионов из ЭСИ КРИОН, в Модуляторе БВ пользователю необходимо установить (в определенные регистры управления) следующие параметры: уровень скважности в сотых долях процента, длительность управляющего ШИМ-сигнала в микросекундах. Характеристики Модулятора БВ показаны в Таблице 9, регистровая карта приведена в Приложении Б.

Таблица 9. Основные технические характеристики Модулятора БВ.

Питание 24 В, до 1 Вт

Размер печатной платы 220 x 160 мм

Максимальное входное напряжение +3500 В

Максимальный выходной ток 8 мА

Точность уст. выходного напряжения не хуже ± 1%

Мин. шаг установки вых. напряжения меньше 1 В

Количество шагов уст. вых. напряжения N = 212 (4096)

Минимальное время переднего фронта в режиме импульса быстрой экстракции не более 500 - 800 нс

Длительность переднего фронта в режиме импульса медленной экстракции 10 мкс - 1 мс

Количество сегментов формы пер. фронта до 4

Интерфейс удаленного управления 4-проводный RS-485

Протокол удаленного управления Modbus RTU

Аварийное отключение короткое замыкание, перегрев

Схема питания и обмена данными для представленных электронных модулей управления ионной ловушкой содержит модуль питания с изолирующим трансформатором и пару оптических трансиверов.

Модуль питания УБП 243 обеспечивает питание крейта с модулями БФПБ, БФВН и Модулятора БВ. Изолирующий трансформатор позволяет обеспечить подачу потенциала до +6 кВ на общую точку модулей управления ионной ловушкой. Необходимость поднятия потенциала общей точки иСТр модулей в крейте управления ловушкой задается физическими процессами работы ЭСИ КРИОН. Вид модуля УБП 243 показан на Рисунке 61.

Рисунок 61. Модуль питания УБП 243 с изолирующим трансформатором.

Основой УБП 243 является импульсный регулятор напряжения, управляющий выпрямленным и сглаженным выходным напряжением вторичной обмотки изолирующего трансформатора. Выходное напряжение устанавливается на значение +24 В при максимальном выходном токе до 2 А. Выставление напряжения регулятора происходит с помощью подстрочного резистора. На Рисунке 62 приведена структурная схема модуля питания УБП 243.

г

Модуль питания УБП 243

1

Выпрямитель

Импульсный регулятор напряжения Фильтр низких частот

Вых. разъем +24В

Схема защиты

Входной

м- разъем

~ 220 В

Т - изолирующий понижающий трансформатор Рисунок 62. Структурная схема модуля питания УБП 243.

Характеристики модуля питания УБП 243 показаны в Таблице 10.

Таблица 10. Основные технические характеристики УБП 243.

Питание ~220В, до 50 Вт

Размер печатной платы 220 x 160 мм

Номинальное выходное напряжение +24 В

Максимальный выходной ток до 2 А

Точность уст. выходного напряжения не хуже ± 3%

Прочность изоляции трансформатора до 6 кВ

Аварийное отключение короткое замыкание, перегрев

Из-за разницы потенциалов между потенциалом «земли» и высоковольтным потенциалом иСТр, достигающим в разных режимах работы источника величины до 3 кВ, связь с модулями управления ионной ловушкой происходит через оптический канал передачи данных.

Оптические трансиверы Eth/Opt и УК1 обеспечивают обмен данными с модулями управления ионной ловушкой через пластиковое оптоволокно. При этом модуль Eth/Opt устанавливается в крейт управления на потенциале «земли». Он подключается к компьютеру через интерфейс Ethernet и передает команды управления в модули на потенциале иСТр через оптический канал по пластиковому оптоволокну, подключенному в оптический трансивер УК1. Модуль УК1 находится в крейте на потенциале 11СТр. На Рисунке 63 показаны виды трансиверов Eth/Opt и УК1.

Рисунок 63. Вид передних панелей оптических трансиверов Eth/Opt и УК1.

Скорость обмена данными через интерфейсную пару Б1И/Ор1 и УК1 может достигать нескольких Мбит/с, протокол передачи данных - 11АКТ. Принятые оптическим трансивером байты преобразуются им в 4-проводную линию стандарта КБ-485 для управления модулями в крейте, находящимся на потенциале 11СТр. Модули в крейте подключаются к задним панелям, соединенным между собой плоским шлейфом в общую магистраль с питанием и линиями КБ-485.

Использование представленной интерфейсной пары обеспечивает высокую целостность передаваемых данных: более 4,5 миллионов операций чтения и записи регистров без ошибок. Статистика операций показана выше на Рисунке 50.

Вид одного из укомплектованных крейтов с модулями системы управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т показан на Рисунке 64.

Рисунок 64. Вид крейта с модулями управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т, модули слева направо: модуль питания УБП 243; оптический трансивер УК1; БФПБ — 3 шт.

Модули резистивных делителей напряжений, задающие градиенты положительных потенциалов на секциях структуры дрейфа обеспечивают в ЭСИ КРИОН управления движением ионов в аксиальном направлении. На Рисунке 65 показана типовая схема и вид резистивных делителей напряжений ЭСИ КРИОН.

Секция 2

R34 200k

О

R35 ЮМ

, A

Р2 РЗ

A

R4 Ri 100k

100k

п

а л л л

Р4 Р5 Р31 Р6

А Р7

Секция 22

©п

хп

кю 1£ж

R9 103.

А Р29

8.1

RS 10R

А РЗО

8.2

RS 10R

А PS 8.3

R9 10R

А Р9

Я1Э 10К.

А Р10

R11

10R

А Р11

R12

10R

А Р12

R13 10R

А Р13

R14 10R

А Р14

^15 ШR

/\

Р15

R16

10R

А Р16

R17 10R

А

Р17

^18

юа

А Р18

R19 10R

А Р19

R20 10R

А

Р20

R21 10R

А Р21

R32 10R

R22 10R

О

А

Р22

т

Секция 23

©п

R3 5.61

¡0

R25 510k

да

б ^

10k Р23

Секция 27

R30| 5.6k

R26| 5М

О

и стр. "Потенциал структуры"

Б

Рисунок 65. Вид элементов

модуля резистивного делителя напряжений ЭСИ КРИОН-6Т: А) электрическая схема; Б) вид печатных плат с резисторами и транзисторными переключателями.

В схемах делителем напряжении использовались резисторы с высокими диэлектрическими характеристиками, в основном - термовлагостоИкие объёмные, непроволочные резисторы ТВО номинальной мощностью 1 Вт.

Функционально секции структуры дрейфа ЭСИ КРИОН разделяются на два типа - барьерные и те, что образуют основное пространство ионной ловушки. Делители напряжений «Секция 2», «Секция 7» и «Секция 23» из схемы на Рисунке 65 являются барьерными, «запирающими» ионы в пространстве ловушки в процессе ионизации. «Секция 22» является началом секций ионной ловушки, заканчивается на секции 8.

Выходные напряжения БФВН, БФПБ через высоковольтные разъемы подключаются к барьерным секциям 2, 7 и 23. Выходное напряжение Блока вывода подключатся к делителю секции 22. Градиенты напряжений поступают на элементы структуры дрейфа ЭСИ КРИОН за счет гальванической связи с его секциями.

Конструктивно модули делителей напряжения выполнены в виде экранированных кассет для крейта в конструктиве Евромеханика высотой 3U, глубина кассет - 230 мм. В кассеты устанавливаются две печатные платы с резисторами делителей напряжений, от звеньев которых проложены проводники, поступающие на задний разъем типа 2РМ с 32 контактами. Разъемы подключения входных (BNC MHV или аналог) и выходного (2РМ32) напряжений располагаются на задней части плат. Выходной разъем 2РМ32 устанавливается на заднюю панель кассеты резистивного делителя напряжений. Для контроля подаваемых на делители напряжений от высоковольтных модулей БФПБ и др. предусмотрены разъемы, расположенные на передней панели кассеты. Сигналы на эти разъемы поступают от входных высоковольтных разъемов через делители напряжений с высоковольтным изолирующим резистором в верхнем плече.

Для контроля и мониторинга параметров модулей управления ионной ловушки ЭСИ КРИОН-6Т разработана программа для компьютера с операционной системой семейства Windows. Программа управления создана в среде Microsoft Visual Studio .Net [49] с использованием графического пакета библиотек Windows Forms.

Программа управления обеспечивает связь с модулями через интерфейс Ethernet, конвертируемый далее в оптический канал передачи данных с помощью интерфейсной пары Eth/Opt и УК1. Функционально программа состоит из нескольких программных классов в концепции объектно-ориентированного подхода, содержит следующие классы: протокольный (Modbus RTU over TCP), транспортный, с описанием функционала модулей управления и класс построения графического пользовательского интерфейса. В интерфейсе программы управления модули сгруппированы в панели с полями ввода и вывода.

На Рисунке 66 показан вид интерфейса программы управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т.

Рисунок 66. Окно интерфейса программы управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т.

Таким образом, для обеспечения работы ЭСИ КРИОН, разработаны и созданы модули управления ионной ловушкой в составе: БФПБ, БФВН, Блока вывода (состоит из БФВН и Модулятора БВ), УБП 243 и интерфейсная пара БТИ/ОрТ и УК1, также платы резистивных делителей напряжений. Партия указанных модулей изготовлена для создания системы управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т, на Рисунке 67 показана фотография партии печатных плат в руках у автора диссертации.

Рисунок 67. Фотография автора диссертации с партией печатных плат модулей управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т, 2017 г.

Созданная система управления ионной ловушкой апробирована и использована для обеспечения работы ЭСИ КРИОН, в частности на источнике ионов КРИОН-6Т. Конструктивно она представляет собой два изолированных укороченных по ширине крейта высотой 311 стандартной ширины 19 дюймов с глубиной 280 мм, установленных на изоляторы во внешний, «заземленный» экранирующий крейт.

Такой подход позволил использовать стандартные конструкционные решения конструктива Евромеханика. На Рисунке 68 показан вид крейта с модулями во время тестирования на стенде.

На осциллограмме (слева на Рисунке 68) виден высоковольтный импульс напряжения для режима медленной экстракции ионов.

Рисунок 68. Вид крейта с электронными модулями управления ионной ловушкой ЭСИ

во время испытаний на стенде.

Рисунок 69. Разработанные и созданные автором электронные модули системы управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН:

1) модуль питания УБП 243; 2) БФВН; 3) накопительная емкость модулятора БВ; 4) оптический трансивер ЕТИ/ОрТ 5) группа БФПБ; 6) модулятор БВ; 7) резистивный делитель напряжений; 8) оптический трансивер УК 1.

3.3. Выводы

Предложенная методика управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН и созданная на ее основе система управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т обеспечила его работу во время стендовых испытаний и ускорительных сеансов комплекса NICA. На Рисунке 70 показан вид крейта управления ионной ловушкой рядом с ЭСИ КРИОН-6Т во время ускорительного сеанса Нуклотрона № 55 в 2018 г.

В этом сеансе на ЭСИ КРИОН-6Т получены пучки ионов 40Ar16+, ускоренные далее до энергии ~ 4 ГэВ/н.

Рисунок 70. Вид крейта системы управления ионной ловушкой рядом с ЭСИ КРИОН-6Т, установленного на форинжекторе ЛУ-20М в ускорительном сеансе № 55 в 2018 г.

Далее, в 2022 - 2024 гг. созданная система управления ионной ловушкой обеспечила получение ионов 12C6+, 40Ar16/13+, 124Xe28+ и 78Kr26+ на источнике ионов КРИОН-6Т во время многочисленных циклов запуска и наладки инжектора тяжелых ионов NICA. В 2022 г. в ЛФВЭ ОИЯИ проведен полноценный четвертый по счету ускорительный сеанс комплекса NICA, где полученные на ЭСИ КРИОН-6Т ионов 124Xe28+ впервые ускорены до энергии 3,89 ГэВ/н в цепочке ускорителей

ЛУТИ/Бустер/Нуклотрон [21]. На Рисунке 71 показан вид источника ионов КРИОН-6Т на инжекторе NICA в ходе подготовки к ускорительному сеансу.

Рисунок 71. Вид высоковольтной платформы инжектора тяжелых ионов NICA:

А) электронно-струнный источник ионов КРИОН-6Т;

Б) канал транспортировки пучков низких энергии;

Г-. \ и и и и I и

В) линейный ускоритель с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой;

Г) крейт с модулями системы управления ионной ловушкой источника ионов КРИОН-6Т.

Устойчивая бесперебойная работа системы управления ионной ловушкой ЭСИ КРИОН-6Т на протяжении более 5000 часов показала обоснованность и надежность использованных методических, схемотехнических и аппаратурных решений.

Модули управления ионной ловушкой задали возможность установления амплитуд потенциальных барьеров Ыпб до уровня +3,5 кВ и импульса экстракции ионов Ыив до +3,5 кВ с точностью до ± 1% для формирования ионной ловушки ЭСИ КРИОН-6Т в магнитном поле до 6 Тесла.

Основные результаты представленных по данной теме решений приведены в статьях автора [А4], [А6] и [В2].

ГЛАВА 4. Система диагностики импульсных ионных и электронных

пучков ЭСИ КРИОН

Диагностика ионных и электронных пучков ЭСИ КРИОН сводится к измерениям размеров, формы, временной растяжки и полного тока (или суммарного заряда) пучка в различных положениях его транспортировки от ионного источника до входа в ускоритель. Используя эти измеренные величины при различных значениях управляющих параметров, можно рассчитать поперечную температуру ионов в пучке и его поперечный эмиттанс.

Перечисленные характеристики ионного пучка являются ключевыми для настройки всего ускорительного комплекса NICA, зависят во многом от режима работы электронной пушки и выбранного режима ионизации для различных целевых ионов в источнике КРИОН. На инжекторе NICA созданы системы диагностики пучков, решающие приведенные задачи. Результаты работы этих систем представлены в статьях [A2], [A4], [B3], [B4] и [B5].

4.1. Схема измерения ионных и электронных пучков

Контроль размеров, формы, положения и тока импульсного электронного пучка, сформированного катодом электронной пушки ЭСИ КРИОН, выполняется согласно схеме диагностики, показанной на Рисунке 72.

ЭЛеКТрОСТаТИЧеСКИе сигнальные

_ кабели

Измерительный модуль ВММ

Г -z

Программа на компьютере

Рисунок 72. Схема электрон-ионной оптической системы источника ионов КРИОН-6Т

с введенным коллектором пучка.

Коллектор пучка представляет собой конструкцию из 36 секций со сторонами длиной 4 мм и основания, вводимую в пространство дрейфа пучков (Рисунок 73).

Рисунок 73. Вид коллектора пучков ЭСИ КРИОН-6Т:

А) многосекционный коллектор пучков; Б) вакуумная камера с установленным вводимым коллектором.

Согласно измерительной схеме, заряд пучка, высаженный на коллекторе, поступает на входы созданного измерительного модуля ВММ [А4], представляющего собой многоканальный импульсный АЦП с интеграторами по входам.

Значения измеренных модулем BMM зарядов считываются программой управления на компьютере через интерфейс Ethernet. Эта программа описана далее в разделе 2 настоящей главы 4.

Схема диагностики пучков на основе вводимого коллектора используется только на этапе настройки источника ионов и в моменты контроля параметров прямых электронных и выводимых ионных пучков. После получения оптимальной конфигурации электрон-ионной оптической системы секционированный коллектор выводится из пространства дрейфа пучка для его инжекции в ускоритель.

Представленная схема диагностики пучков, включающая в себя созданные измерительный модуль BMM и программу управления, позволяет измерять размер, форму, положение и ток импульсных электронных и ионных пучков низких энергий с диапазоном заряда от 0,1 до 25 нКл с точностью не хуже ± 0,5%.

Другой важной частью комплекса диагностики пучка является схема измерения поперечных профилей ионного пучка в инжекционных каналах транспортировки: от источника ионов до входа в линейный ускоритель.

На инжекторе тяжелых ионов комплекса NICA используется система измерения поперечных профилей пучка на основе многопроволочных профилометров и созданных автором измерительной электроники и программного обеспечения визуализации, представленных в работах [A2], [A4], [B3], [B4] и [B5].

Схема получения поперечных профилей ионного пучка схожа с той, что показана выше на Рисунке 72. Отличия заключаются в том, что вместо секционированного коллектора пучка используются многопроволочные профилометры на керамическом основании (Рисунок 73), измерение заряда пучка ионов с проволочек профилометров обеспечивает измерительный модуль BPM v1.64. Программа визуализации на компьютере отображает измеренные профили.

Нами использовались два варианта профилометров: один для стендовых экспериментов (Рисунок 73А) и второй, в каналах транспортировки пучка на инжекторе NICA (Рисунок 73Б).

Характеристики профилометра для диагностики пучков при стендовых работах источника ионов КРИОН-6Т: размер окна измерений - 10 мм, количество проволок - по 21 шт. двух плоскостях, шаг - 0,5 мм, сечение - 100 мкм, материал -позолоченный вольфрам). Основной профилометр установлен в каналах транспортировки пучков низких и средних энергий инжектора тяжелых ионов NICA, имеет характеристики: размер окна - 68 мм, количество проволок - по 32 шт. в двух плоскостях, шаг - 2 мм, сечение - 100 мкм, материал - позолоченный вольфрам.

Созданный измерительный модуль BPM v1.64 схож по структуре с модулем BMM и также представляет собой многоканальный аналого-цифровой преобразователь с интеграторами по входу. Основная их разница в том, что модуль BPM v1.64 способен измерять исключительно малые, но только положительные заряды величиной от сотен фемтокулон до десятков нанокулон.

Рисунок 73. Многопроволочные профилометры пучка: А) стендовый профилометр источника ионов КРИОН-6Т; Б) профилометр каналов транспортировки пучков инжектора тяжелых ионов NICA.

Для измерений зарядов величиной до 25 нКл, автором разработаны и применены встраиваемые аттенюаторы сигналов. Измерение зарядов пучка через аттенюаторы позволяет гибко подстраивать входной измеряемый заряд под динамический диапазон измерений модуля ВРМ у1.64 изначально равный 12 пКл. Описание модуля ВРМ у1.64 приводится далее в разделе 2 настоящей главы 4.

4.2. Электронные модули диагностики ионных и электронных пучков

Измерительный модуль ВММ, вид которого показан на Рисунке 74, представляет собой многоканальный импульсный АЦП с интеграторами по биполярным входам, что позволяет измерять ионные и электронные заряды.

Ьеот (Д|Щ]по5Ьс5 то(1и1е

к1ш-6т вмм

Роыег БШм Тпддег • • •

г

Рисунок 74. Вид измерительного модуля ВММ.

Модуль ВММ содержит 48 каналов с настраиваем диапазоном входных зарядов от 0,1 до 25 нКл. На Рисунке 75 приведена его структурная схема.

Разъем Е1:Ьегпе1

Рисунок 75. Структурная схема измерительного модуля ВММ.

Указанный диапазон измерений входных сигналов задается величиной внешних конденсаторов в цепи обратных связей интеграторов по входам.

Конструктивно модуль BMM изготовлен в виде настольного модуля в экранирующем корпусе с разъемами, расположенными на передней и задней панелях. Основой схемы интегрирования в измерительном модуле BMM является микросхема одноканального прецизионного интегратора IVC102 [50].

Каждый из интеграторов IVC102 на всех 48 измерительных каналах BMM имеет два сигнала управления - разрешение интегрирования Si - SET и сброс накопленного заряда S2 - RESET (Рисунок 76).

Logic Low closes switches

Рисунок 76. Типовая схема включения IVC102 и структурная схема с пояснением работы.

Согласно формуле, из спецификации на микросхему IVC102 (Рисунок 76), выходное напряжение Vo интегратора пропорционально произведению интеграла заряда на величину емкости в цепи его обратной связи. Время интегрирования есть длительность удержания низкого логического уровня на входе S1 - SET.

На Рисунке 77 показана типовая осциллограмма напряжений измерительного модуля BMM. В исходном состоянии ожидания входные емкости интеграторов могут сохранять накопленный заряд из предыдущего цикла измерений.

Их выходное напряжение пропорционально заряду емкостей. При этом на входе управления RESET - высокий логический уровень (сигнал А на Рисунке 77).

Рисунок 77. Типовая осциллограмма напряжений интегратора заряда на измерительном модуле BMM:

А) сигнал сброса (RESET);

Б) сигнал, определяющий начало и длительность интегрирования заряда (SET);

В) выходное напряжение интегратора: B1 - в сброшенном состоянии, В2 - процесс интегрирования, В3 - окончание интегрирования.

Автором использован алгоритм управления интегратором, делающий сброс накопленного заряда непосредственно перед началом нового цикла измерений. При использовании модуля BMM в таблицу синхронизации вносилась поправка, обеспечивающая его запуск раньше начала вывода пучка на 10 мкс.

Так, при поступлении внешнего сигнала старта интегрирования, напряжение на входе RESET интеграторов переходит на 10 мкс в низкий логический уровень для сброса заряда (время сброса согласно спецификации). В момент ожидания интегрирования, напряжение на выходе B находится в состоянии B1, что соответствует напряжению «равновесия» 0 В. Интегрирование входного заряда B1 начинается при переключении фазы сигнала Б из высокого логического уровня в низкий. Сигнал запуска изначально поступает на микроконтроллер с выхода буферного каскада, подключенного входом к разъему BNC.

Разъем сигнала запуска BMM расположен на передней панели модуля. Микроконтроллер управления формируется импульс, задающий время интегрирования заряда, длительность импульса на входе SET определяет время интегрирования. Время интегрирования находится в диапазоне от единиц мкс до единиц мс и задается из созданной автором программы управления. После окончания времени интегрирования, сигнал SET снимается, и выходные напряжения интеграторов фиксируются до момента их сброса на новом запуске.

Выходные сигналы интеграторов поступают на входы нормализующих каскадов, приводящих сигналы интеграторов к динамическому диапазону напряжений АЦП. Выходы нормализующих каскадов подаются на мультиплексор, сигнал с выхода которого коммутируется на вход преобразователя синфазного напряжения в дифференциальное (Рисунок 78).

Рисунок 78. Электрическая схема синфазного преобразователя в модуле ВММ.

Дифференциальное напряжение с выхода синфазного преобразователя поступает на дифференциальный вход 12-битного АЦП с входным диапазоном напряжений ± 2,5 В.

Печатная плата модуля ВММ содержит 6 слоев, ее вид показан на Рисунке 79.

Рисунок 79. Модель печатной платы измерительного модуля BMM:

1) разъем Ethernet; 2) драйвер физического уровня Ethernet; 3) разъем питания 220В; 4) микроконтроллер 5) схема питания; 6) дифференциальный преобразователь; 7) мультиплексоры; 8) микросхемы интеграторов в количестве 48 шт.; 9) разъем входных сигналов; 10) световоды диодов индикации; 11) разъем BNC для подачи сигналов запуска и его буферная схема.

Величины измеренных зарядов модуля BMM считываются программой управления на компьютере (Рисунок 80) через интерфейс Ethernet по TCP/IP командами протокола Modbus TCP.

Л" Л - [ Цикл = 8 13:22:01 |

ИЗМЕРЕНИЯ |Н1 |Н2 |нз |

Коллектор 6x6 (27 мм, 4 мм)

-0,12 ■0.01 <1,03 -0.04 -0.04 -0,03

0,01 -0,06 -0,02 -0,01 -0,04 0,04

•0,01 0,09 0,18 0,09 •0,02 0,07

0,08 -0,04 0,52 0,72 0,04 -0,04

0,01 0,03 0,20 0,17 -0,00 -0,02

■0,03 0,01 0,03 0,03 -0,02 -0,03

Остаток (мишень) [нКл] | 0,27

Суммарный заряд [нКл]

I 1,99

Суммарный ток [мкА] I 41,6

А

Коллектор [нКл] q

2,02-

2,00^

н

1,981,961,94 ^ 1,92

je, 1,90ч

I 1.88-

ГО

1,86^ 1,84^ 1,821,80:

1

1,781,76-,

Щ L1 Щ 12 Цикл = 0

ИЗМЕРЕНИЯ Н1 | Н 2 | H3

Настройки измерений

Пучок (тип)

Ионы Электроны ® О

T интегрир. [мкс]