Выпускное окно ускорителя заряженных частиц

 

Изобретение относится к области ускорительной технике. Цель изобретения - повышение коэффициента прозрачности выпускного окна ускорителя заряженных частиц, содержащего решетку, металлическую фольгу (МФ) 2 и стержни 3. Для достижения цели стержни 3 имеют форму трехгранных призм с углом α при ребре, направленном к пучку, равном или меньшем 2arctg(2k-1/2k+1)^1/2 , где k=b/Δ - отношение расстояния b между стержнями к ширине D их грани, соприкасающейся с МФ 2, и лежащем в пределе 8 - 10°. Изобретение может быть использовано при создании ускорителей заряженных частиц, преимущественно дающих высокоинтенсивные пучки большого сечения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании ускорителей заряженных частиц, преимущественно дающих высокоинтенсивные пучки большого сечения. Целью изобретения является повышение коэффициента прозрачности выпускного окна ускорителя заряженных частиц. На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - геометрические соотношения для расчета параметров решетки; на фиг. 3 приведены результаты расчета коэффициента обратного рассеяния для материалов с различными атомными номерами. На фиг. 1 пучок частиц 1 направлен навстречу ребру решетки с углом α при вершине, 2 - фольга, 3 - стержни. Работает устройство следующим образом. Частицы 1, например электроны, падают на решетку и фольгу, рассеиваются на стержнях решетки, при этом некоторая часть частиц отражается от стержня и выходит в атмосферу. Вероятность такого рассеяния зависит от величины угла α при ребре, направленном к пучку. Обычно часть электронного пучка, равная Δ/b +Δ , где b - расстояние между стержнями, Δ - ширина их грани, задерживалась стержнями. Если η - доля электронов, отражаемая ребром; μ - коэффициент пропускания фольги, то интенсивность выведенного пучка возрастает на величину Θ=μηΔ/b+Δ,. Положительный эффект достигается при любых α ≅ 90^о. Из геометрии конструкции (фиг. 2) видно, что при α = 90^о максимум отраженных частиц направлен параллельно фольге, т. е. число выходящих частиц не увеличивается. При уменьшении α некоторая часть отраженных электронов достигает фольги, но особенно быстро выход начинает возрастать с таких углов, при которых отраженные частицы идут по направлению ОВ, ОС и т. д. Из простейших геометрических соотношений видно, что угол, с которого отражение идет по направлению ОВ, может быть определен из выражения tg² tg²()= . . Уменьшать угол α меньше 8-10^о не только трудно конструкционно, но и не имеет смысла. Дело в том, что, как показано при исследовании отражения электронов с малыми углами падения, по достижении указанных углов наступает практически полное отражение, которое не увеличивается с уменьшением угла падения. Дополнительные падающие на фольгу частицы можно распределить по ней более равномерно для достижения более равномерной радиационной нагрузки. Это условие выполняется в том случае, если отраженные частицы идут по направлению ОС (фиг. 2), так что расстояние О₁С ≈1/4 b, причем соответствующий угол определяется из выражения tg² _.. Пример конкретных данных приведен на фиг. 3. Здесь показаны результаты расчета коэффициента обратного рассеяния в зависимости от атомного номера Z материала опорных стержней, построенные для электродов с энергией 400 кэВ. Кривая а приведена для α= 40^о, кривая б- для α = 80^о. Видно, что использование материалов с большим атомным номером повышает коэффициент обратного рассеяния электронов стержнями решетки, что позволяет еще больше повысить пропускание.

Формула изобретения

1. ВЫПУСКНОЕ ОКНО УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее металлическую фольгу, установленную на держателе, выполненном в виде решетки с расположенными поперек окна опорными элементами в виде стержней, отличающееся тем, что, с целью увеличения коэффициента прозрачности выпускного окна, стержни выполнены в виде трехгранных призм, у которых величина угла α при ребре, обращенном навстречу направлению движения пучка частиц, удовлетворяет выражению α ≅ 2arctg (2K - 1 / 2K + 1)^1/2 , где K = b / Δ - отношение расстояния между стержнями b (м) к ширине их грани Δ (м) , соприкасающейся с фольгой. 2. Окно по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности радиационной нагрузки на металлическую фольгу, стержни выполнены в виде призм, поперечное сечение которых представляет собой равнобедренный треугольник, вершина которого направлена к пучку и угол при этой вершине определяется из соотношения α = 2arctg (K - 2 / K + 2)^1/2 . 3. Окно по п.1, отличающееся тем, что угол при ребре призмы, обращенном навстречу направлению движения пучка частиц, лежит в диапазоне 8 - 10^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3