Способ получения пучка моноэнергетических нейтронов, устройство для получения пучка моноэнергетических нейтронов и способ калибровки детектора темной материи с использованием пучка моноэнергетических нейтронов

Авторы патента:

G21K1/00 - Устройства для управления излучением или частицами, например фокусировка или замедление (фильтры для излучений G21K 3/00)

Владельцы патента RU 2515523:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) (RU)

Изобретение относится к ядерным технологиям, в частности к получению моноэнергетических нейтронов с низкой энергией. Заявленный способ включает облучение пучком протонов с энергией, превышающей 1,920 МэВ, нейтроногенерирующей мишени, при этом пучок моноэнергетических нейтронов формируют из нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению распространения пучка протонов. Варьируя энергию протонов и угол испускания нейтронов, создают моноэнергетический нейтронный пучок с любой требуемой энергией. Для исключения нейтронов с другими энергиями, случайно попавших в пучок, на пути пучка возможно размещение фильтра. Способ калибровки детектора темной материи с жидким Ar в качестве рабочего вещества состоит в том, что его облучают пучком моноэнергетических нейтронов с энергией 74-82 кэВ, полученных при облучении мишени ⁷Li(p,n)⁷Be пучком протонов с энергией, превышающей 1,920 МэВ, и сформированном по вышеприведенному способу с использованием серного фильтра с последующей регистрацией произведенной ионизации жидкого аргона. Техническим результатом является возможность получения пучка моноэнергетических нейтронов, предназначенного для калибровки детектора темной материи, с различными энергиями без рассеяния пучка. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к ядерным технологиям, в частности к получению моноэнергетических нейтронов с низкой энергией.

Генерация нейтронов происходит при облучении потоком заряженных частиц, взаимодействующим с мишенью для генерации нейтронов, представляющей собой структуру, состоящую из охлаждаемой подложки, с нанесенным на нее тонким слоем вещества, собственно источника нейтронов. Для получения моноэнергетических нейтронов используется свойство кинематической коллимации и, дополнительно, могут применяться фильтры, способные пропускать нейтроны с определенной энергией.

В настоящее время в мире для метрологических целей получают моноэнергетические нейтронные пучки с энергией нейтронов от 8 кэВ до 390 МэВ. В области низких энергий используют преимущественно две реакции ⁷Li(p,n)⁷Be и ⁴⁵Sc(p,n)⁴⁵Ti (Н.Нагапо, T.Matsumoto, et al. Monoenergetic and quasi-monoenergetic neutron reference fields in Japan. Radiation Measurements 45 (2010) 1076-1082. V.Lacoste. Review of radiation sources, calibration facilities and simulated workplace fields. Radiation Measurements 45 (2010) 1083-1089) и получают пучки с энергиями 2, 8, 24,27, 70 и 144 кэВ.

Для калибровки детектора темной материи требуются моноэнергетические нейтроны с энергией от 10 до 100 кэВ. Реакция ⁷Li(p,n)⁷Be является наилучшей для этой цели, поскольку спектр генерируемых нейтронов относительно мягкий, сечение реакции достаточно велико, и, что фактически наиболее важно, вблизи порога сечения быстро растет (Фиг 1. - Сечение реакции ⁷Li(р,n)⁷Be из базы данных ENDF7B-VII.1).

В этой области энергии преимущественно получают пучки нейтронов с энергией 24 кэВ. Основной причиной выбора данной энергии является возможность использования железа в качестве эффективного фильтра, пропускающего нейтроны с этой энергией и рассеивающего с другой. Так, в минимуме сечение рассеяния нейтронов на ядрах ⁵⁶Fe равно 5 10^-4 барн, что на 4 порядка меньше характерного сечения при других энергиях килоэлектронвольтового диапазона.

Стандарт ISO 8529-1 предусматривает два способа производства 24 кэВ нейтронов: i) из ядерного реактора с применением фильтра из железа и алюминия; ii) от ускорителя в результате реакции ⁴⁵Sc(p,n)⁴⁵Ti. В первом способе неизбежно присутствуют и другие энергетические компоненты нейтронов, поскольку в сечении рассеяния нейтронов на ядрах ⁵⁶Fe присутствуют провалы не только при энергии 24 кэВ, но и при энергиях 73 и 137 кэВ, хотя и не такие глубокие.

Монохроматичность пучка количественно описывается шириной энергетического распределения. Ширина распределения на полувысоте была измерена у пучка нейтронов с энергией 144 кэВ и составила 14% (М. Yoshizawa, S. Shimizu, Y. Kajimotoet, al. Present Status of Calibration Facility of JAERI, Facility of Radiation Standards. Proceedings of Symposium - IRPA-11, Madrid, May 2004. 3b46 (2004)).

Предложен способ производства 24 кэВ нейтронов от ускорителя в результате реакции ⁷Li(p,n)⁷Be с применением железного фильтра (T.Matsumoto, H.Harano, J. Nishiyama, et al. Novel generation method of 24-keV monoenergetic neutrons using accelerators. Proc. of the 20^th International Conference on the Application of Accelerator in Research and Industry, Fort Worth, Texas, USA, Aug. 10-15, 2008, AIP Conf. Proc. 1099 (2009), pp.924-927). При энергии протонного пучка 1,890 МэВ нейтроны испускаются вперед внутри угла 30° и имеют энергии от 8 до 65 кэВ. Эти нейтроны инжектируются в установленный за мишенью железный фильтр толщиной 80 мм, который пропускает только нейроны с энергией 24 кэВ и эффективно рассеивает другие нейтроны. По сравнению с реакторным способом получения 24 кэВ нейтронов, данный способ обладает тем преимуществом, что в первоначальном нейтронном пучке отсутствуют нейтроны с энергиями 73 и 137 кэВ, которые также может пропускать железный фильтр.

Указанный способ является наиболее близким аналогом-прототипом предлагаемому изобретению.

К недостаткам данного способа можно отнести следующее:

1. Нейтроны проходят через подложку мишени, которая хоть и минимизирована в толщине, но неизбежно приводит к рассеянию и деформации спектра нейтронов.

2. При инжектировании нейтронов с широким энергетическим спектром использование фильтра позволяет выделить нейтроны с определенной энергией, но не позволяет полностью исключить нейтроны с другими энергиями.

3. Использования фильтра ограничивает возможность получать моноэнергетичные нейтроны с различными значениями энергий.

Задачей настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего получение моноэнергетического нейтронного пучка. Изобретение базируется на следующем.

При использовании моноэнергетического протонного пучка в предположении тонкой мишени (мишень называется тонкой в случае малого изменения энергии протонов при прохождении нейтроногенерирующего слоя) энергия и угол испускания нейтрона однозначно определяются кинематикой. На Фиг.2 представлена зависимость энергии нейтрона E от угла вылета Θ (в лабораторной системе координат) при разных энергиях протонов (в МэВ, приведены у линий) в реакции ⁷Li(p,n)⁷Be. Угол 0° совпадает с направлением протонного пучка (С.Lee, X. Zhou. Thick target neutron yields for the ⁷Li(p,n)7Be reaction near threshold. Nucl. Instr. Meth. В 152 (1999) 1-11). Видно, что при энергии протонного пучка выше порога реакции 1,882 МэВ, но ниже 1,920 МэВ, нейтроны испускаются в только переднюю полусферу и характеризуются двумя моноэнергетическими линиями. При энергии протонов выше 1,920 МэВ нейтроны излучаются во все направления и характеризуются только одной моноэнергетичной линией.

Данное свойство позволяет сделать улучшение способа производства 24 кэВ нейтронов от ускорителя в результате реакции 71 ⁷Li(p,n)⁷Be с применением железного фильтра, а именно использовать летящие назад нейтроны, что позволяет перейти к действительно моноэнергетичным нейтронам.

Данное решение не ограничивается получением только 24 кэВ нейтронов, а открывает возможность получения моноэнергетичных нейтронов с различной энергией.

Помимо этого данное решение еще привлекательно тем, что вылетевшие назад из литиевого слоя нейтроны не проходят через подложку, что неизбежно приводит к рассеянию и деформации спектра нейтронов. Данное свойство не накладывает ограничения на толщину подложки мишени, что позволяет сделать ее интенсивно охлаждаемой, поднять мощность пучка и, как следствие, существенно увеличить плотность потока нейтронов.

Таким образом, поставленная задача достигается тем, что в известном способе получения моноэнергетических нейтронов, включающем облучение пучком протонов нейтроногенерирующей мишени, согласно изобретению, используют протонный пучок с энергией, превышающей 1,920 МэВ, а пучок моноэнергетических нейтронов формируют из нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению

распространения пучка протонов, причем, варьируя энергию протонов и угол испускания, создают моноэнергетический нейтронный пучок с любой требуемой энергией. При этом:

- нейтроны получают от ускорителя в результате реакции ⁷Li(p,n)⁷Be;

- нейтронгенерирующий слой мишени тонкий;

- на пути пучка возможно размещение фильтра, рассеивающего нейтроны с другими энергиями, случайно попавшие в пучок. В качестве материалов фильтров могут быть использованы: ⁵⁶Fe для 24, 73 и 137 кэВ, ⁵⁸Ni для 12 и 59 кэВ; ⁴⁸Ti для 35 и 48 кэВ; ²⁸Si для 54 и 145 кэВ и ³²S для 74 кэВ.

Из Фиг.2 видно, что, варьируя энергию протонов и угол наблюдения, можно создавать моноэнергетические нейтронные пучки с любыми энергиями. Так, при угле наблюдения 110° нейтроны с энергией 24 кэВ получаются при энергии протонного пучка 1,977 МэВ, а нейтроны с энергией 77 кэВ - при 2,070 МэВ. Стоит обратить внимание, что в этой области достаточно слабая зависимость энергии от угла и от энергии протонов, что позволит обеспечить высокую монохроматичность и стабильность.

Предлагаемый способ получения моноэнергетического пучка нейтронов может быть реализован на устройстве, включающем вакуумную камеру, в которой распространяется пучок протонов, и нейтроногенерирующую мишень, размещенную на пути распространения пучка протонов, и коллиматор, формирующий требуемый пучок.

Описание способа и работа устройства поясняется Фиг.3, где 1 - пучок протонов, 2 - вакуумная камера, 3 - нейтроногенерирующая мишень, 4 - пучок моноэнергетичных нейтронов, 5 - коллиматор, 6 - окно.

Способ осуществляется следующим образом. Моноэнергетичные протоны 1 с энергией выше 1,920 МэВ, распространяясь в вакуумной камере 2, падают на мишень 3. Мишень состоит из подложки, на которую со стороны протонного пучка напылен (нанесен) тонкий слой лития. Взаимодействие протонов с ядрами лития приводит к генерации нейтронов, испускаемых во все стороны. Для формирования пучка моноэнергетичных нейтронов 4 коллиматором 5 используются нейтроны, испущенные назад (по отношению к направлению движения протонов). Энергия нейтронов в пучке определятся углом испускания и энергией протонного пучка. Монохроматичность пучка определяется телесным углом и толщиной литиевого слоя.

Пучок протонов с энергией выше 1,920 МэВ с высокой монохроматичностью и стабильностью в вакууме может быть получен с помощью ускорителя заряженных частиц (Кузнецов А.С., Малышкин Г.Н., Макаров А.Н., и др. Первые эксперименты по регистрации нейтронов на ускорительном источнике для бор-нейтронозахватной терапии. Письма в ЖТФ, 2009, том 35, выпуск 8, стр.1-6).

Контролируемое нанесение литиевого слоя толщиной несколько микрометров на подложку мишени осуществляют, например, термическим способом (Б.Ф.Баянов, Е.В.Журов, С.Ю.Таскаев. Измерение толщины литиевого слоя. Приборы и техника эксперимента, 1 (2008), 160-162).

При энергии протонов выше 1,920 МэВ нейтроны испускаются во все стороны. Энергия нейтронов определяется углом испускания и энергией протонов. Так, при энергии протонного пучка 1,977 МэВ под углом 110° испускаются нейтроны с энергией 24 кэВ, а при энергии 2,070 МэВ - нейтроны с энергией 77 кэВ.

Монохроматичность испускаемых нейтронов определяется толщиной литиевого слоя, поскольку по мере прохождения слоя протоны тормозятся и энергия испускаемых нейтронов уменьшается. Так, после прохождения 1 мкм лития энергия протона уменьшается, например, с начальных 2,070 МэВ на 3,1 кэВ (Hydrogen stopping powers and ranges in all elements. Ed. by Andersen H. N.Y.: Pergamon Press Inc., 1977), и энергия испускаемых под углом 110° нейтронов уменьшается на 1,5 кэВ. Таким образом, литиевый слой толщиной 1 мкм приводит к 2% ширине энергетического распределения нейтронов.

Монохроматичность также определяется телесным углом - при энергии протонов 2,070 МэВ и угле испускания 110° вариации угла в 1° приводят к изменению энергии нейтронов на 1,4 кэВ, т.е. к 2% ширине энергетического распределения нейтронов.

Монохроматичность пучка ухудшается при прохождении через стенку вакуумной камеры, но данный эффект сводится к минимуму путем уменьшения толщины камеры в месте прохождения пучка нейтронов (окно 6 на Фиг.3) или практически исчезает для фиксированных энергий из-за наличия провалов в сечении рассеяния. Так, если вся вакуумная камера или окно изготовлены из железа, то они прозрачны для нейтронов с энергиями 24, 73 и 137 кэВ.

Монохроматичность пучка может быть улучшена путем установки фильтра. При поперечном размере, равном размеру нейтронного пучка, этот фильтр не будет препятствовать пролету требуемых нейтронов, зато будет рассеивать все остальные, случайным образом попавшие в пучок. Такие фильтры могут быть изготовлены из железа, никеля, титана, кремния или серы.

Для конкретного применения - калибровки детектора темной материи с жидким аргоном в качестве рабочего вещества, может быть реализовано следующее решение. Энергия протонов равна 2,070 МэВ, угол испускания 110°. Испускаемые в этот угол нейтроны имеют энергию 77 кэВ. Нейтроны с такой энергией имеют наибольшее сечение рассеяния на ядрах аргона - 35 барн, при этом в диапазоне от 74 до 82 кэВ сечение превышает 10 барн (Фиг.4 - Сечение рассеяния нейтрона на ядре аргон-40 из базы данных ENDF/B-VII.1). Пучок может быть улучшен постановкой на его пути серного фильтра. Сечение рассеяния нейтронов на ядрах серы-32 характеризуется глубоким и широким провалом при данных энергиях нейтронов - оно на 3 порядка меньше характерных значений при 74 кэВ и на 2 порядка в диапазоне 71-77 кэВ. При рассеянии нейтрона на ядре аргона последнему передается импульс, что приводит к ионизации вещества. Переданный импульс однозначно определяется углом рассеяния нейтрона, который находится путем детектирования рассеянного нейтрона. Регистрация ядер отдачи осуществляется электролюминесцентным усилением ионизационного сигнала, позволяющим регистрировать предельно малую величину ионизации - вплоть до одного электрона (С.Hagmann and A. Bernstein. Two-Phase Emission Detector for Measuring Coherent Neutrino-Nucleus Scattering. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.51, No. 5, October 2004, 2151).

1. Способ получения пучка моноэнергетических нейтронов, включающий облучение пучком протонов нейтроногенерирующей мишени, отличающийся тем, что используют протонный пучок с энергией, превышающей 1,920 МэВ, а пучок моноэнергетических нейтронов формируют из нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению распространения пучка протонов, причем, варьируя энергию протонов и угол испускания нейтронов, создают моноэнергетический нейтронный пучок с любой требуемой энергией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что монохроматичность нейтронного пучка регулируют энергией протонного пучка, выбором телесного угла испускания нейтронов и толщиной нейтроногенерирующего слоя мишени.

3.Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтроны получают с использованием ускорителя заряженных частиц.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют мишень с тонким нейтроногенерирующим слоем.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для исключения нейтронов с другими энергиями, случайно попавших в пучок, на пути пучка возможно размещение фильтра.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что качестве материалов фильтров могут быть использованы: ⁵⁶Fe для 24, 73 и 137 кэВ, ⁵⁸Ni для 12 и 59 кэВ; ⁴⁸Ti для 35 и 48 кэВ; ²⁸Si для 54 и 145 кэВ и ³²S для 74 кэВ.

7. Устройство для получения пучка моноэнергетических нейтронов, включающее вакуумную камеру, в которой распространяется пучок протонов, и нейтроногенерирующую мишень, размещенную на пути распространения пучка протонов, отличающееся тем, что на пути пучка нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению распространения пучка протонов, оно дополнительно содержит коллиматор пучка нейтронов.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что на пути распространения пучка нейтронов в стенке камеры образовано окно, минимизирующее рассеяние нейтронов с требуемой энергией.

9. Способ калибровки детектора темной материи с жидким Ar в качестве рабочего вещества путем его облучения пучком моноэнергетических нейтронов с энергией 74-82 кэВ, полученных при облучении мишени ⁷Li(p,n)⁷Be пучком протонов с энергией, превышающей 1,920 МэВ, и сформированном из нейтронов, распространяющихся в направлении, обратном направлению распространения пучка протонов, с использованием серного фильтра (32 S) с последующей регистрацией произведенной ионизации жидкого аргона.

Изобретение относится к средствам дозирования сыпучего материала в виде твердых шариков, в частности шариков из замороженных ароматических углеводородов, и предназначено для подачи рабочего вещества (шариков) в пневматический тракт с холодным газом гелия для последующей доставки их в камеру холодного замедлителя быстрых нейтронов интенсивного источника (ядерного реактора или нейтронопроизводящей мишени ускорителя).

Шариковый холодный замедлитель нейтронов // 2492538

Изобретение относится к средствам обеспечения нужного спектра нейтронов в пучках исследовательских реакторов или нейтронно-производящих мишеней ускорителей. .

Способ перемещения непрозрачных микрообъектов // 2488905

Изобретение относится к области оптической микроскопии и оптической микроманипуляции. .

Устройство рентгеновского облучения патологического материала // 2453348

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам радиационной терапии. .

Получение компьютерно-томографических изображений // 2452385

Изобретение относится к компьютерной томографии. .

Устройство для вращения пучка тяжелых ионов высокой энергии // 2422928

Изобретение относится к области физики пучков заряженных частиц и ускорительной технике и может быть использовано для создания полого квазитрубчатого пучка тяжелых ионов высокой энергии, вращающегося вокруг продольной оси с высокой частотой.

Устройство для фокусировки лазерного излучения // 2307413

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при доставке сфокусированного лазерного пучка на объект. .

Устройство для адиабатического радиочастотного переворота спина поляризованных нейтронов // 2294572

Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления // 2278404

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при доставке сфокусированного лазерного пучка на объект (например, при создании лазерных технологических комплексов).

Способ фокусировки волнового поля и устройство для его осуществления // 2238576

Изобретение относится к области оптики, а более конкретно к методам и средствам фокусировки электромагнитного излучения любой природы и спектра, т.е. .

Ускоритель заряженных частиц // 2531808

Изобретение относится к системам получения заряженных частиц больших энергий и предназначено для применения в области ядерной физики и ядерных технологий. Ускоритель заряженных частиц содержит вакуумную камеру в форме участка кольцевой трубы, на торцах которого внутри находятся источник заряженных частиц и мишень. Источник заряженных частиц выполнен в виде соосно расположенных цилиндров с кромками в форме лезвия. Вне вакуумной камеры расположена система, создающая переменное магнитное поле в виде электрических контуров, соединенных с высокочастотным генератором переменного тока, с возможностью получения фокусирующего и одновременно ускоряющего переменного магнитного поля, зависящего от радиуса ρ орбиты заряженных частиц в соответствии с выражением Н~ρ-α, где Н - напряженность магнитного поля частотой 105-107 Гц, α=0,45-0,55. Электрические контуры установлены с возможностью перемещения в продольном и поперечном направлениях. Источник заряженных частиц и мишень установлены с возможностью перемещения по орбите заряженных частиц. Соосно расположенные цилиндры установлены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль образующей. Технический эффект заключается в получении большой плотности мощности потока заряженных частиц на мишени, что расширяет функциональные возможности применения ускорителя в области ядерной физики, например технологии получения трансурановых материалов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ осуществления столкновительных ядерных реакций на основе эффекта каналирования ядерных частиц и излучений в фазах внедрения и эндоэральных структурах // 2540853

Заявленное изобретение относится к способу осуществления ядерных реакций. Заявленный способ характеризуется тем, что каналируемые ядерные частицы, ионы или излучения при каналировании фокусируются в определенном месте канала в кристаллической решетке фазы внедрения, нанотрубках или за их пределами. При этом в фазах внедрения или подобранных эндоэдральных структурах внедренные атомы также занимают эти же области в результате процессов адсорбции на выходе каналов, диффузии по каналам или предварительной имплантации в каналы. В случае предварительной имплантации в каналы имплантируемое ядро должно обладать некоторой энергией Е1, достаточной для того, чтобы после остановки попасть в место, где по условиям фокусировки пройдет следующее ядро с более высокой энергией. Следующее ядро, входящее в тот же канал с энергией Е2, превышающей энергию Е1 на величину большую, чем порог ядерной реакции, должно достигнуть точки, в которой остановилось первое ядро, с энергией, равной или большей порога ядерной реакции. Используемое в способе устройство мишени для нейтронной трубки включает закрепленную в корпусе (1) охлаждаемую мишень, имеющей слоистую конструкцию, в которой на охлаждаемой монокристаллической подложке (2) под тонким слоем монокристаллического палладия (4) располагается слой дейтерида лития-шесть (3); мишень бомбардируется ядрами трития. Техническим результатом является создание условий для повышения эффективности ядерных реакций. 2 табл., 7 ил.

Способ транспортирования электронного пучка для целей передачи энергии на большое расстояние и устройство для его осуществления // 2546196

Изобретения относятся к средствам передачи энергии в форме пучка ускоренных электронов. В заявленном изобретении транспортирование пучка электронов осуществляют по имеющему изгибы вакуумированному каналу (1) с продольной осью (8) в виде гладкой линии и стенкой (4), изготовленной из материала, способного к электризации. При этом используемый при транспортировании канал снабжен прилегающей к внешней поверхности (6) его стенки (2) электропроводящей оболочкой или нанесенным на эту поверхность электропроводящим покрытием (7). На оболочку или покрытие (7) подается потенциал с использованием клемм (9), индуцирующий на внутренней поверхности (5) стенки канала отрицательный заряд с получением в канале потенциального барьера, превышающего наибольшую энергию электронов транспортируемого пучка. Техническим результатом является возможность транспортирования пучков электронов большой энергии в сочетании с обеспечением широкой свободы выбора геометрических параметров канала без попадания электронов на стенку канала и устранение необходимости в использовании средств магнитного управления пучком. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ отклонения пучков заряженных частиц плоской кремниевой пластиной // 2550142

Изобретение относится к области ускорительной техники. Способ отклонения пучков заряженных частиц плоской кремниевой пластиной основан на использовании явления объемного отражения. Изгиб последовательных полосок кремния на поверхности пластины достигается за счет внутренних напряжений в материале кристалла вследствие эффекта Тваймана, а не внешним изгибающим моментом. Кремниевая пластина имеет толстую плоскую подложку, благодаря которой достигается более точная взаимная ориентация изогнутых кремниевых полосок и лучшая эффективность отклонения пучка, чем в устройстве с изгибом отдельных полосок с помощью механического держателя. Технический результат - повышение эффективности поворота пучков частиц. 5 ил.

Способ оптического захвата частицы в мягкой биологической ткани // 2550990

Изобретение относится к области изучения свойств частиц биологической ткани и предназначено для удерживания частиц или манипулирования ими путем создания оптической ловушки (лазерного пинцета). Способ оптического захвата частицы в мягкой биологической ткани основан на облучении поверхности ткани параллельным пучком когерентного лазерного излучения и определении глубины z нахождения захватываемой частицы в ткани. В зависимости от глубины z выбирают длину волны λ* облучения - при z<0.1 мм λ*=450 нм, при z≥0.1 мм λ*=1250·[1-exp(-z/1.35)], где λ* в нм, z в мм. Изобретение обеспечивает максимальную силу захвата частицы при минимальном нагреве ткани. 3 ил.

Линейный ускоритель ионов с высокочастотной квадрупольной фокусировкой // 2562452

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для ускорения пучков ионов в диапазоне энергий, где используются известные ускоряющие структуры с трубками дрейфа на виде колебаний π. Заявленный ускоритель может использоваться в качестве промежуточной секции линейного ускорителя ионов высокой энергии. Ускоряюще-фокусирующая система линейного ускорителя (ЛУ) представляет собой комбинацию аксиально-симметричных трубок дрейфа и квадрупольных линз. Для упрощения конструкции ЛУ резонансная структура, создающая на трубках и линзах высокочастотный потенциал, имеет в приосевой области квадрупольную структуру. Трубки дрейфа при этом соединяются с парой электродов резонансной структуры, лежащих в одной плоскости. В ЛУ как к трубкам дрейфа, так и к электродам квадрупольных линз прикладывается полная разность потенциалов, создаваемая резонансной структурой. Техническим результатом является возможность повышения набора энергии ионов на каждом периоде ускорения, упрощение формирования участков с квадрупольным полем, а также увеличение достижимой разности потенциалов за счет оптимизации формы электродов линзы. 7 ил.

Генератор быстрых моноэнергетических нейтронов // 2568305

Заявленное изобретение относится к генераторам быстрых моноэнергетических нейтронов. В заявленном устройстве предусмотрено использование алмазной кристаллической структуры, поверхность которой облучается ускоренным до нескольких десятков кэВ пучком ионов дейтерия, в качестве мишеней-конвертеров. Техническим результатом является возможность повышения тока пучка ионов на мишень и как следствие возможность увеличения интенсивности потока нейтронов, что обеспечивает возможность применения заявленного устройства в различных областях, где используются быстрые моноэнергетические нейтроны, таких как каротаж нефтегазовых и урановых скважин, контроль технологических процессов промышленных производств, сертификация продукции, обнаружение и идентификация отравляющих и взрывчатых веществ, нейтронная терапия, нейтронная радиография и томография, обнаружение и контроль содержания ядерных материалов и научные исследования. 2 ил.

Нейтронный поляризационный рефлектометр // 2590922

Изобретение относится к средствам нейтронной рефлектометрии. Устройство содержит: монохроматор, фильтр, выделяющий определенную длину волны, формирователь монохроматического пучка, состоящий из зеркального поляризатора, зеркального дефлектора, коллимационную систему, спин-флиппер. При этом формирователь пучка выполнен в виде как минимум одного единого блока, в котором размещены как минимум четыре зеркальных канала. Каждый зеркальный канал состоит из двух жестко связанных зеркал, развернутых относительно друг друга под углом 2θb, причем отражающее покрытие двух каналов формирователя представляет собой структуру чередующихся нанослоев: магнитного и немагнитного. Для одного канала структура покрытия периодическая, для другого - апериодическая. Отражающее покрытие зеркал остальных двух каналов формирователя представляет собой структуру чередующихся нанослоев двух разных немагнитных материалов, причем для одного из этой пары зеркал структура покрытия - периодическая, а для другого из этой пары зеркал структура покрытия - апериодическая. Также в этот единый блок введен канал для юстировки указанных зеркальных каналов. Техническим результатом является повышение поляризации пучка, повышение точности измерения, возможность создания более компактного устройства. 10 ил.

Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов // 2619923

Изобретение относится к области формирования пучка нейтральных частиц, используемых при исследованиях, в области термоядерного синтеза, обработки материалов. Инжектор пучка нейтральных частиц на основе отрицательных ионов, содержащий источник ионов, ускоритель и нейтрализатор для того, чтобы формировать пучок нейтральных частиц приблизительно в 5 МВт с энергией приблизительно в 0,50-1,0 МэВ. Ионы, сформированные посредством источника ионов, предварительно ускоряются перед инжекцией в ускоритель высокой энергии посредством электростатического предускорителя на основе многоапертурной сетки, который используется для того, чтобы вытягивать пучки ионов из плазмы и ускорять до некоторой доли требуемой энергии пучка. Пучок из источника ионов проходит через пару отклоняющих магнитов, которые предоставляют возможность пучку смещаться по оси перед поступлением в ускоритель высокой энергии. После ускорения до полной энергии пучок поступает в нейтрализатор, в котором он частично преобразуется в пучок нейтральных частиц. Оставшиеся виды ионов разделяются посредством магнита и направляются в преобразователи электростатической энергии. Пучок нейтральных частиц проходит через запорный клапан и поступает в плазменную камеру. Технический результат - повышение производительности формирования пучка нейтральных частиц. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл.

Мультинаправленная фазоконтрастная рентгеновская визуализация // 2624513

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам рентгеновской фазоконтрастной визуализации. Система содержит источник рентгеновского излучения, схему детектирования и схему решеток. Схема детектирования содержит по меньшей мере восемь линейно-параллельных блоков, расположенных в первом направлении, продолжающихся линейно в перпендикулярном направлении. Источник рентгеновского излучения, схема детектирования и схема решеток выполнены с возможностью осуществления перемещения в отношении объекта в направлении сканирования, при этом направление сканирования параллельно первому направлению. Схема решеток содержит конструкцию фазовой решетки, установленную между источником и детектором, и конструкцию решетки анализатора, установленную между конструкцией фазовой решетки и схемой детектирования. Конструкции фазовой решетки и решетки анализатора имеют множество соответствующих линейных решеток. Первые части фазовых решеток и решеток анализатора имеют щели в первом направлении, вторые части фазовых решеток и решеток анализатора имеют щели во втором направлении, отличном от первого. При этом по меньшей мере четыре смежные линии линейных детекторных блоков связаны с первыми фазовыми решетками и решетками анализатора и по меньшей мере четыре смежные линии линейных детекторных блоков связаны со вторыми фазовыми решетками и решетками анализатора, и для осуществления перемещения решетки остаются зафиксированными относительно друг друга и относительно схемы детектирования. Способ осуществляется посредством системы. Машиночитаемый носитель хранит инструкции для управления системой посредством способа. Использование изобретений позволяет расширить арсенал технических средств для рентгеновской фазоконтрастной визуализации объекта. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.