Датчик распределения энергии и плотности тока пучка ускоренных электронов в полях облучения

 

ДАТЧИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ПЛОТНОСТИ ТОКА ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТГОНОВ В ПОЛЯХ ОБЛУЧЕШ1Я , содержаний два металлических изоли{юванных электрода, установленных последовательно по ходу пзчка, отличаю: щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерега{я, первый электрод выполнен в виде металлического полого шара, а второй федставляет собой включенную в ишр металлическую сферу, причем электроды помещены в вакуум и окружены экранной сеткой, имеющей отрицательный по отношению к электродам потенциал. I i (Л 00 сд со со Фи.1

,SU„„875997

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 5Р Н 01 J 47 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

ГОСУДФ1аСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО. ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2870115/18-21 (22) 10.01.80 (46) 23Л1.84. Sian. Р 43 (72) К. А. Виноградов и P. Я. Зайцев . (71) Московский ордена Трудового Красного

Знамени инженерно-физический институт (53) 621.384.6 (088.8) (56) 1..Радзиевский Г. В. и др. Калориметрколлектор для измерения энергии ускоренных электронов."Приборы и техника эксперимента", 1976, с. 105 — 108.

2. дроиин и др. Экспресс-.измеритель тока и энергия ускоренных электронов. Доклады

2-го Всесоюзного совещания по применению ускорителей заряженных часпщ в народном хозяйстве. Д., "Наука", 1976, т. 2, с. 244-.251. (54) (57} ДАТЧИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕР—

ГИИ И ПЛОТНОСТИ ТОКА ПУЧКА УСКО—

РЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ В.ПОЛЯХ ОБЛУЧЕ—

НИЯ, содержащий два металлических изолированных электрода, установленных последо- вательно по ходу пучка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, первый электрод выполнен в виде металлического полого шара, а второй представляет собой включенную в шар металлическую сферу, причем электроды помещены в вакуум и окружены экранной сеткой, имеющей отрицательный по отношению к электродам потенциал.

8759 т

Изобретение относится к ускорительной технике, преимущественно к технике измерения параметрои пучков заряженных частиц, и может бьгть использовано для контроля параметров полей облучения больших размеров на ускорителях, используемых в прикладных целях.

Известен калориметрический преобразователь, в котором совмещен обычньй калориметр, измеряющий полную энергию пучка, и 10 цилиндр Фарадея, измеряющий ток (1).

Недостатком преобразователя является его инерционность.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является датчик распределения энергии и плотности тока пучка ускоренных электронов в полях облучения, содержащий:два металлических изолированных . электрода, установленных последовательно по ходу пучка (2).

20 .Использование коллиматора пучка на входе в преобразователь для обеспечения требуемого пространственного разрешения связано с большими трудностями ориентирования коллиматора относительно расходящегося потока частиц в поле облучения. Кроме того, обеспечение необходимого углового разрешения (характеристика датчика критиии к yrny влета пучка частиц) приводит к большим потерям интенсивности и искажению энерге тического состава пучка за счет частиц, провзаимодействовавших с краями коллиматора.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет тога, что в датчике распределения энергии и плотности тока пу,пса ускоренных электронов в полях облучения, содержащем два металлических изолированных электрода, установ.ленных последовательно по ходу пучка, первый электрод выполнен в виде металличес40 кого полого,шара, а второй представляет собой включенную в шар металлическую сферу, причем электроды помещены в вакуум и окружены экранной сеткой, имеющей отрицательный но отиошению,к электродам потенциал.

На фиг. 1 показана схема ратника; на фиг. 2 — зависимость коэффициентов поглощения электронов в сфере и суммарного коэффициента от энергии.

Электрод 1 отделен от электрода 2 тотьким слоем изолятора 3. Датчик помещен внутри цилиндрического отпаянното вакуумного объема, образованного тонкой титановой фольгой 4, в котором он подвешен на ме- 55 таллических растяжках-проводниках 5 и 6, прикрепленных соответственно к сферическому электроду и шаровому слою. Датчик ок97 2 ружен экранной сеткой 7 с коэффициентом прозрачности, близким к единице.

Измерение распределения энергии и плотности тока производят перемещая монитор по полю облучения, При этом поток релятивистских электродов проходит сквдзь фольгу 4 и взаимодействует с электродами 1 и

2. Часть электронов поглощается в теле зондов, образуя избыточный отрицательный заряд, которьй стекает по металлическим растяжкам-проводникам 5 и 6 в иэмерительньй блок.

В общей случае токи 7„и 3 пропорциональны плотности тока в исследуемой точке поля облучения и являются функциями энер3„W,Эо(х)Ю(Е(Х)) 4= яao Ь2 fE(x>).

Энергию определяют, как частное от деления двух токов, исключая тем самым токовую составляю|дую: Е = (Э„ /Э .

Геометрические характеристики и материал датчика выбираются, исходя из следующих требований: получение наибольшей чувствительности в широком диапазоне энергий частиц; реализация широкого диапазона работы датчика соответствующего диапазону. энергий ускорителей рассматриваемого класса (1 — 15 МэВ); получение необходимого г ространственного разрешения.

Проведенные исследования иокаэали, что лучшими характеристиками обладает ртчик, выполненный из свинца с параметрами по. лого шара Я„=4,1 г/см и Р - 3,5 г/см, покрытый снаружи слоем алюминия толщиной 0,27 г/см . Радиус включенной сферы равен

Датчик . позволяет проводить измерения в широком диапазоне энергий. Специальный подбор геометрии и материалов позволил добиться такого эффекта, когда суммарньй коэффициент поглощения не зависит от энергии во всем исследуемом диапазоне,, т.е.

Э,, + 32 = t(3 Это происходит благодаря тому, что изменения токов отраженных, прошедшихи поглощенных электронов взаимокомпенсируются. Слой алюминия нанесен на поверхность свинца для продления линейной части характеристики ..Э., +.3 в область

2 низких энергий. Это позволяет проводит не только нормировку на плотносп тока, но и измерять непосредственно распределение нлотности тока. К достоинству конструкции следует отнести и то, что, монитор энергии и тока пространственно совмещены, что упро- . щает процесс нормирования и дает возмож- . ность автоматизировать его.

Составитель Е. Медведев Техред, Л.Мартяшова Корректор С. Шекмар.

Редактор С..Титова

Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9128/3

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 875997 4

В сферйческом абсорбциониом датчике на- В качестве изоляционного материала мееблюдается значительная потеря заряда за ду электродами используется нанесенный на счет низкоэнергетичной компоненты вторич- сферу тонкий слой алюминия, подвергнутый ных электронов, а также за счет термоэмис- анодному окислению. сии при некоторых режимах работы, что искажает храдуировочную характеристику. Дпя Описанное устройство имеет большую ра исключения этого явления датчик помещен диационную стойкость и дает возможность ,в вакуум, и к цилиндрической сетке при- измерять с высокой точностью распределейне ложен запирающий отрицательный:нотенциал. энергии и плотности тока пучка ускоренных

Такое конструктивное решение позволяет за- t0 электронов в полях облучения с размерами переть вторичные электроны, выходящие как с, от нескольких сантиметров и вьппе в диапь поверхности датчика,так и с титановой фольги. зоне 1 — 15 МэВ.