Решающим параметром, необходимым для работы ускорителя заряженных частиц, является интенсивность пучка, то есть количество зарядов, пересекающих определенную площадь в единицу времени. Для ионных пучков низкой энергии и низкой интенсивности наиболее распространенным детектором является чаша Фарадея.
Это устройство, которое можно разместить перед лучом для сбора его зарядов, т. Е. Оно по существу останавливает луч. Затем интенсивность луча определяется с помощью прикрепленного к нему чувствительного детектора тока. Конструкция внутренних частей FC обычно подчиняется определенным пропорциям в их геометрии для обеспечения точного сбора зарядов пучка.Чтобы выполнить требования диагностики пучка для проекта HIE-ISOLDE в ЦЕРНе, требовался специальный FC, так как продольное пространство, доступное для приборов, было сильно ограничено, и типичные геометрические формы не могли использоваться.
Задача решалась с использованием тройного подхода, сочетающего теоретические и экспериментальные разработки с компьютерным моделированием (электростатические поля и отслеживание частиц). После нескольких испытаний с двумя прототипами окончательный дизайн успешно соответствовал всем спецификациям и поэтому был принят для серийного производства мониторов для HIE-ISOLDE. Они будут использоваться для определения абсолютной полной интенсивности пучка; в сочетании с другими устройствами также будут приобретены поперечные профили балки.
Уроки, извлеченные в ходе проектной кампании, включая детали теоретического анализа, компьютерного моделирования и результатов проверки в экспериментах с пучками, выполненными с ускорителями REX-ISOLDE (CERN) и ISAC-II (TRIMUF), обсуждаются в журнальной статье, только что опубликованной в Nuclear Instruments. и методы A. В нем представлено несколько практических правил и подчеркивается, что можно и что нельзя делать, а также некоторые общие соображения по созданию (с нуля) компактных мониторов тока пучка. Мы рекомендуем статью не только специалистам по приборам, но и коллегам из более широкого сообщества ускорителей частиц.