Способ модуляции позитронного пучка

 

Использование: радиоизотопная измерительная техника. Сущность изобретения: позитронный пучок пропускается через модулятор - тонкий слой диэлектрика, в котором создается электрическое поле,путем изменения величины и направления которого производится изменение потока позитронов . Глубина модуляции квадратичного зависит от толщины модулятора и линейно от напряженности поля. Эффективность модулятора определяется дрейфовой подвижностью позитронов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 21 К 1/087

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В (21) 4828510/25 (22) 20.03.90 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (75) А, 3. Варисов (56) Гольдин M. Л, Теоретические основы измерительной техники фотонного излучения. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 48, Туричин А,М.Электрическое измерение неэлектрических величин. M.: Энергия, 1966, с. 248. (54) СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ ПОЗИТРОННОГО ПУЧКА

Изобретение относится к радиоизотопной измерительной технике и может быть использовано в схемах измерительных преобразователей с модуляцией или компенсацией потоков.

Известны способы модуляции потоков излучения в радиоизотопной измерительной технике, основанные на применении различного рода абтюраторов. В компенсационных схемах изменение потока излучения достигается использованием клина или шторки, а также путем перемещения источника излучения.

Однако известные способы связаны с вращением или перемещением каких-ra элементов измерительных устройств, что делает их сложными, громоздкими и инеоционными.

Целью изобретения является исключение движущихся элементов из схемы измерительного преобразователя с модуляцией или компенсацией потока, повышение надежности, быстродействия и уменьшение размера модулятора.

„„Я „„1772826A1 (57) Использование: радиоизотопная измерительная техника. Сущность изобретения: позитронный пучок пропускается через модулятор — тонкий слой диэлектрика, в котором создается электрическое поле, путем изменения величины и направления которого производится изменение потока позитронов. Глубина модуляции квадратичного зависит от толщины модулятора и линейно от напряженности поля. Эффективность модулятора определяется дрейфовой подвижностью позитронов. 3 ил.

Эта цель достигается пропусканием. позитронного пучка через модулятор — пластину (пленку) из диэлектрического материала с высокой подвижностью позитронов, в которой создается постоянное или переменное электрическое поле. направленное вдоль или против пучка позитронов.

Аннигиляционное излучение, в которое может быть конвертирован пучок позитронов, будет также модулированным. Конвертором может служить непосредственно сам модулятор или слой вещества, поглощающий позитроны, прошедшие через модулятор. Кроме того, если позитронный бета-распад радионуклида сопровождается испусканием ядерных гамма-квантов, заметно отличающихся по энергии от аннигиляционных гамма-квантов, то поток ядерных гамма-квантов не подвергается модуляции и может служить в качестве опорного потока или "второго" источника в дифференциальных схемах.

В области толщин диэлектрика и напряженностей электрического поля, представ1772826 нов; (0,16+ 3,21х ) —, 50 ляющих практический интерес, действие модулятора можно описать следующим выражениемм. — — 2 а(иг+ )я

Д д N- — N+при условии, что р r е ((х, где N + и N — интенсивности позитронного пучка после модулятора соответственно при наличии поля, приложенного против пучка (знак плюс) и по пучку(знак минус) позитронов, и в отсутствии поля; а — линейный коэффициент поглощения позитронов в отсутствии электрического поля; ,и — дрейфовая подвижность позитрот — среднее время жизни позитронов да аннигиляции; е — заряд позитрона; — эмпирический параметр порядка единицы, определяющий зависимость коэффициенты поглощения позитронов в веществе от максимальной энергии позитронов бета-распада;

y — эл1пирический параметр порядка единицы, определяющий влияние электрического поля на коэффициент поглощения позитронов; х — толщина модулятора;

Š— максимальная энергия позитронов бета-распада; е — напряженность электрического поТолщина модулятора, необходимая для достижения заданной глубины модуляции позитронного пучка, зависит ат ряда факторов, среди которых наиболее существенным может оказаться подвижность позитронов.

Идеальным для модулятора был бы такой материал, который будучи диэлектриком обладал бы в то же время свойством позитронного сверхпроводника. Сочетание высоких значений подвижности позитронов и удельного сопротивления в материале модулятора позволило бы пропускать через модулятора поток позитронов без существенного ослабления за счет "выдувания" остановившихся позитронов электрическим полем. Такой модулятор может выполнять и функцию "затвора" для позитронного потока, Систематические исследования позитронной подвижности в различных материалах не проводились и поэтому в настоящее время указать материал, обладающий указанными выше свойствами не представляется возможным, Кривые на фиг, 1 и фиг. 2 получены для модулятора на основе пленок полиэтилена

45 разной толщины (как в однослойном, так и в многослойном исполнении) с алюминиевыми покрытиями в качестве электродов; источник позитронов — радионуклид натрий—

22.

На фиг, 1 кривая 1 изображает функцию ослабления позитронного пучка в модуляторе; сплошная линия — экспонента. Кривая 2 на фиг. 1 показывает зависимость относительного изменения потока позитронов от толщины слоя полиэтилена в электрическом поле 10 8/м, причем сплошная линия 2— парабола, На фиг. 2 показана зависимость относительного изменения потока позитронов от напряженности электрического поля в слое полиэтилена толщиной 0,32 мм. Судя по положению вершины параболы 2 на фиг, 1, подвижность позитронов в полиэтилене довольно велика (окало 6 ° 10 м /В ° с, что на много порядков больше подвижности электронов и ионов в полиэтилене), но не настолько, чтобы обеспечить модуляцию позитронного пучка без потерь потока, Линейный коэффициент поглощения позитронов модулятором по данным на фиг. 1 равен 4,1

10 м

Устройства для модулирования пучка позитронов схематически изображено на фиг, 3 и включает в себя контейнер (коллиматар) 1, источник позитронов 2, модулятор, состоящий из пластинки (пленки) диэлектрика 3 с токоправодящими покрытиями (электродами) 4, источника напряжения 5, обеспечивающего создание на модуляторе постоянного напря>кения тай или иной полярности (статический режил модуляции) или переменного напряжения (динамический режим модуляции).

Поток позитронов на выходе модулятора при подаче на ега нижний электрод положительного или отрицательного потенциала соответственно уменьшается или возрастает (в равной степени) по сравнению с ега величиной при отсутствии напряжения на модуляторе, Для модулятора на основе полиэтилена в процентах где U — напряжение на модуляторе в кВ, х— толщина модулятора в мм.

Предлагаемый способ модуляции позитронного пучка позволяет сделать модулятор простым и компактным, не содержащим каких-либо движущихся элементов. Управление потоком позитронов электрическим полем делает модулятор практически безынерционным, При кали1772826

102 чии диэлектрических материалов с высокой дрейфовой подвижностью позитронов такой модулятор может пропускать беэ существенного ослабления весь падающий на него поток позитронов и в то же время может работать как "затвор", Учитывая, кроме того, что регистрация позитронов может осуществляться по вторичному (аннигиляционному) излучению с применением схем совпадений позитронные пучки в некоторых измерительных преобразователях могут оказаться предпочтительнее электронных пучков, Формула изобретения

Способ модуляции позитронного пучка, включающий пропускание пучка позитронов через пластинку выбранной толщины, 5 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения размера модулятора, пластинку выполняют из диэлектрического материала с высокой подвижностью позитронов, толщиной, мень10 шей длины полного поглощения позитронов, и воздействуют на нее постоянным или переменным электрическим полем, направленным вдоль или против пучка позитронов.

1772826

10 20

8, иь/м

Фиг. 2

Составитель А.Варисов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 3847 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101