Люминесценция остаточного газа в присутствии синхротронного излучения

Достовалов Родион Владимирович
Новосибирский государственный технический университет

Научный руководитель: Кулипанов Геннадий Николаевич, д.ф.-м.н.

Предложенный в Институте Ядерной Физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ) новый метод измерения плотности остаточных газов в вакуумных камерах в присутствии синхротронного излучения (СИ) основан на использовании фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) для регистрации люминесценции остаточного газа стимулируемой СИ, которая пропорциональна плотности остаточного газа и интенсивности СИ [1].

Для изучения возможности применения этого метода на практике в ИЯФ на канале вывода СИ из накопителя ВЭПП-2М собрана экспериментальная установка с 12-динодным ФЭУ со спектральной чувствительностью в диапазоне длин волн от 112 до 365 нм. В диапазоне давлений от 10-5 до 10-3 Па при критической энергии СИ Е=96 эВ получены линейные зависимости средней частоты импульсов ФЭУ от давления основных остаточных газов, представленных в вакуумной камере коллайдера (H2, CO2, CO, N2, Ar и O2). Временная структура СИ на ВЭПП-2М (60 нс между импульсами СИ) не позволяет полностью избавиться от рассеянного СИ при использовании стандартных коротковолновых ФЭУ с длительностью одноэлектронного импульса порядка t =10..20 нс. Фактически счет импульсов при нижнем пределе измеренного диапазона давлений и дисперсия счета определяют чувствительность измерений, которая оценивается в 5·10-5 Па при фотонном потоке СИ в канале 1013 фот/(сек·мА) и среднем токе I=15 мА в ВЭПП-2М. Необходимо отметить, что в коллайдерах с большей продолжительностью между сгустками заряженных частиц пучка чувствительность этого метода должна быть на два порядка выше.

Для всех газов также были проведены измерения зависимостей средней частоты импульсов от величины внешнего электрического поля (до 70 В/см). Заметную зависимость проявила только люминесценция водорода (P=3·10-3 Па). Этой зависимости соответствует уменьшение времени жизни метастабильного уровня H(2s) в электрическом поле вследствие эффекта Штарка. Относительное изменение интенсивности люминесценции в электрическом поле показывает, что основная часть фотодиссоциированных атомов водорода оказывается в состоянии Н(2s) [2].

Предполагается, что возможность модуляции люминесценции электрическим полем и применение методов синхронного детектирования полезного сигнала могут значительно повысить чувствительность метода по измерению парциального давления H2. Для экспериментальной проверки этого предположения начата подготовка к новым экспериментам, для чего внесены необходимые изменения в схему автоматизации измерений и разрабатывается новая компьютерная программа на языке C++ под операционную систему MS DOS для управления крейтом CAMAC.

С целью увеличения чувствительности измерений за счет увеличения временного интервала между сгустками частиц в накопителе дальнейшие эксперименты планируется проводить на накопителе ВЭПП-3 ИЯФ СО РАН.

 

[1]. Достовалов Р.В.: "Измерение плотности атомов остаточного газа в вакуумных камерах ускорителей и накопителей с помощью ФЭУ"- Материалы XXXVIII Международной Научной Студенческой Конференции "Студент и научно-технический прогресс", Новосибирский Государственный Университет, Новосибирск, РФ, 2000;

[2]. J. E. Mentall and E. P. Gentieu: "Lyman - a Fluorescence from the Photodissociation of H2" - Journal of Chemical Physics, volume 52, pages 5641-5645, June 1970.

(c) АСФ России, 2001