Источник линейно-поляризованного гамма-излучения

 

ИСТОЧНИК ЛИНЕЙНО-ПОЛЯРИЗОВАННОГО у -ИЗЛУЧЕНИЯ, включающий источник пучка релятивистских электронов и монокристаллический радиатор, отличающийся тем, что, с целью повьппения интенсивности из .лучения, радиатор вьшолнен из монокристалла , структура которого имеет сйвоенные атомные .цепочки и ориентированного таким образом, что угол 0 между направлением сдвоенных атомных цепочек и осью пучка электронов лежит в пределах Об б 9с где 9с критический угол каналирования. (Л -4f - - / СО 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 331.6112/18-25 (22) 10.07.81 (46) 30.04.86. Вюл. N - 16 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.И.Кирова (72) С.А.Воробьев, А.П.Потылицын и Е.И.Розум (53) 621.384.6(088.8) (56} Diambrini P.J. High Energy

Bremssrahlung and electron pair

production in single crystals Rev.

Иод. Phys., 1968, v. 40, р. 610-631.

Адищев Ю.Н., Внуков И.Е. и др.

Обнаружение линейной поляризации -излучения при плоскостном каналировании электронов в алмазе.

Письма в ЖЭТФ, 1981, т.33, с.478481.

„.Я0„„1009234 A (50 4 С 21 К 1/06 Н 05 Н 9/00 (54) (57 } ИСТОЧНИК ЛИНЕЙНО-ПОЛЯРИЗОВАННОГО -ИЗЛУЧЕНИЯ, включающий источник пучка релятивистских электро. нов и монокристаллический радиатор, отличающийся тем, что, с целью повьппения интенсивности из.лучения, радиатор выполнен из монокристалла, структура которого имеет сдвоенные атомные цепочки и ориенти. рованного таким образом, что угол 6 между направлением сдвоенных атомных цепочек и осью пучка электронов лежит в пределах 0 « 8 . (, где( критический угол каналирования.

1009234

Изобретение относится к техничес кой физике, а именно к источникам жесткого электромагнитного излучения, создаваемым на базе ускорителей заряженных частиц. Предлагаемое устройство может найти применение в экспериментальной физике высоких энергий, ядерной физике и радиационной технике.

В настоящее время для получения жесткого электромагнитного излучения, обладающего линейной.поляризацией, обычно используют устройства, состоящие иэ монокристаллических радиаторов, установленных в пучках электронов высокой энергии на уско-. рителях заряженных частиц. В таких устройствах, применяемых для генерации когерентного тормозного излучения, кристаллический радиатор ориентирован под углом

6 =М а/.4 n E где М вЂ” массовое число кристалла; а — период кристаллической струк туры ;

Š— энергия ускоренных электронов, к одному из главных кристаллографических направлений относительно оси падающего квазипараллельного пучка частиц. При этом получают квазимонохроматический спектр тормозного излучения, и линейная поляризация фотонов в когерентном максимуме достигает 60-70Х. Частоту излучения в максимуме о можно плавно регулировать путем изменения ориентации кристалла 9 при энергии пучка электронов Е . Недостатком такого устройства является невозможность получения линейно-поляризованного когерентного излучения в ниэкоэиергетической части тормозного спектра

О < 0,1 К . В частности, до сих пор отсутствовали источники линейно-поляризованного когерентного излуче" иия в области, энергий -квантов меньше 50 МэВ, что необходимо, например, для изучения фотоядерных реакций, моделирования радиационных нарушений в космических аппаратах и в установках термоядерной технологии,.

Наиболее близким к предлагаемому является источник линейно-поляризованного пучка -излучения, который включает источник пучка релятивистских электронов и монокристаллический радиатор. В этом источнике ре10

20 лятивистские электроны захватываются кристаллом в режим плоскостного каналирования и движутся по квазисинусоидальным траекториям, совершая ос-цилляции в перпендикулярной движению плоскости. Такой характер движения согласно теории классической электродинамики приводит к линейной поляризации генерируемых фотойов со степенью поляризации близкой к 1007.

Для электронного пучка с энергией

100-1000 МэВ спектр излучения имеет единственный узкий максимум при энергии фотонов от единиц до десятков ме гаэлектронв ольт. Ре гулирования энергии спектра -излучения в данном устройстве достигают путем изменения энергии пучка электронов или путем изменения ориентации радиатора

При этом варьируют тип кристаллографической плоскости, которую ориентируют вдоль оси пучка. Интенсивность генерируемого / -излучения в таком устройстве по величине оказывается меньше по сравнению с интенсивностью когерентного тормозного излучения иэ-за того, что углы захвата электронов в режим плоскостного каналирования невелики и электрические по30 ля атомных плоскостей малы по сравнению с полями атомных цепочек.

Целью изобретения является повышение интенсивности излучения источника для получения линейно-поляризованного пучка фотонов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном источнике линейно-поляризованного пучка -излучения, включающем источник пучка релятивистских электронов и монокрис40 таллический радиатор, радиатор выполнен из монокристалла, структура которого имеет сдвоенные атомные цепочки, ориентированного так, что угол 0 между направлением сдвоенных

45 атомных цепочек.и осью пучка электронов лежит в пределах 0 < 0 „ где Q, — критический угол каналирования.

На чертеже дана функциональная

50 схема предложенного источника.

Пучок релятивистских электронов вылетает из источника 1. На оси пучка установлена система коллиматоров

2, формирукщая квазипараллельный

55 пучок электронов с угловой расходимостью меньше критического угла каналирования

vc с (2 его е )чг

3 10 где Š— атомный номер кристалла; — межатомное расстояние атомной цепочки.

За коллиматором 2 на оси пучка установлен кристаллический радиатор 3, ориентацию осей которого можно изменять в широком диапазоне углов. Угол ориентации направления двойных атомных рядов относительно оси пучка электронов установлен в пределах критического угла каналирования. При влете релятивистского электрона в кристалл, структура которого содержит сдвоенные. атомные ряды, под углом меньшим критического угла каналирования (8 à

09234 4 тацию кристалла, легко вращать плоскость поляризации излучения.

В качестве радиатора можно исполь эовать кристаллические структуры ти-

5 па гранецентрированной или объемоцентрированной атомной решетки, например природный алмаз, кремний, вольфрам или другие, где при ориентации, например, вдоль (110» кристаллографического направления выделяются сдвоенные атомные ряды.

Предлагаемое устройство реализовано на синхротроне. Угловая расходимость пучка электронов с энергией

15 600 WB состав ет д Е = 0.8-10 р д

Кристаллический радиатор установлен в гониометрическом устройстве на прямолинейном промежутке ускорителя, которое позволяет ориентировать радиатор относительно оси пучка с точ-4 ностью 0,5"10 рад. Радиатор выполнен из природного кристалла алмаза в виде прямоугольной пластины (6 l0) мм толщиной 300 мкм, ориенти25 рован так, что квазипараллельный пучок электронов проходит вдоль i 110 ) кристаллографического направления.

Наличие и степень линейной поляризации 1 -излучения, генерировангде.a,+ — радиус Томаса-Ферми, ,. — половина расстояния между соседними атомными цепочками, что соответствует частоте излучения

"прямо-вперед" а, =2 6- r, и составляет 10-20 КэВ при энергии электронов Е 500-1000 ХэВ. Как слео дует из классической электродинамики, при движении заряженных частиц, проекция траектории которых имеет вид эллипса, происходит излучение фотонов с линейной поляризацией, вектор которой направлен вдоль большой полуоси эллипса. Степень поляризации излучаемых фотонов определяется формулой Р=(а -в )/(а +в ) где а — большая и в — малая полуоси эллипса соответственно. Так, для случая вытянутого эллипса, когда а=2в, имеем Р «» 0,6, степень поляризации фотонов для выделенныхтраекторнй такого типа достигает 603. При этом за счет увеличения угла захвата в режим.каналирования большой глубины потенциальных ям в осевом случае по сравнению с плоскостным интенсивность линейно-поляризованного -излучения по сравнению с прототипом возрастает в 6-8 раз. Изменяя ориен

45 ного при каналировании электронов в кристалле, определяли по асимметрии выхода фотонейтронов реакции (g, и) на дейтерии. Мишень выполнена в виде 3 0, обогащенной дейтерием до 99,5Х и заключенной в стеклянную ампулу диаметром 10 мм и длиной

100 мм. Нейтроны. регистрировали

"всеволновым" счетчиком типа СНИ-11 в парафиновом замедлителе, у которого эффективность регистрации постоянна в диапазоне энергий от нескольких КэВ до 4-5 ИэВ. Степень линейной поляризации, усредненная по спектру 1 -излучения, определяется как

Р=А, К, где К = 1, есть анализирующая способность метода измерения, а А =(И„-И ) (Н„+И ) — азимутальная ассймметрия выхода нейтронов Х„и Н в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В данном примере реализуемого устройства Р = О, 42+ О, 15, т.е. превышала 407, а интенсивность выхода -квантов в 6-8 раз больше, чем в плоскостном случае.

Таким образом, использование предлагаемого устройства в качестве источника линейно-поляризованного -излучения повышает интенсивность выхо5 1009234 анных фотонов без увелитических затрат. о, предлагаемое устройст е жесткий спектр g --иэлучения, что расширяет диапазон энергий используемого поляризованного пучка фотонов беэ замены мишени.

Техред Н.вонкало Корректор В.Синицкая

Редактор О.Кузнецова

Заказ 2329/3

Тираж 386 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.