Способ сепарации по зарядам пучка частиц высокой энергии

. Розум Октябрьской Ревового Красногокий институт(,71) Том люции и Знамени им. С.М ский ордена ордена ТрудополитехничесКирова.106(088.8) Й ПО ЗАРЯДА 14 ЕРГИИ, закл учка и откл яженных часьного напра ийся те(54)(57) ПУЧКА ЧА чающийся ненни по тиц пучк ления, о ПОСОБ СЕПАРАЦИИЦ ВЫСОКОЙ Эколлимациижительно зарот первоначалл и ч а ю щ ДЮфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ что, с целью упрощения способа и исключения энергетических затрат, отклонение положительно заряженных частиц йучка от первоначальногонаправления осуществляют путем направ ления пучка частиц на изогнутыймонокристалл сдлиной в неизагнутом состоянии (ь , большей ,и меньшей 2, где 61,щ,фдек - длина деканалировання соответственно отрицательно и положительно заряженных частиц в данном кристалле, по касательной к выходящим на переднюю поверхность кристаллографическим осям, а положительно заряженные частицы отбирают; по направлению касательной к выходящим на заднюю поверхность кристаллаФэтих же крнсталлографических осей.10 Изобретение относится к областитехничекской физики, к разделу формирования пучков высокоэнергетических заряженных частиц, создаваемыхна базе ускорителей заряженных частиц и высокоэнергетических изотопови может найти применение в радиационной физике, материаловедении,радиационной химии и биологии, длядиагностики качества материалови объектов.Существующие способы разделениязаряженных частиц основаны на раз личном отклоняющем действии внешнихэлектрических или магнитных полейна разноименно заряженные частицы, 15Наиболее близким техническим решением является способ сепарациипо зарядам пучка частиц высокойэнергии, заключающийся в коллимациипучка и отклонении положительно заряженных частиц пучка от первоначаль.ного направления, Пучок, состоящийиз разного рода заряженных частици нейтральных частиц с энергиями Г, Г , , Б, формируется25входным коллиматором и попадает вмагнитное поле.напряженностьюй,в котором положительно заряженныечастицы поворачиваются на определенный угол и формируются в пучок боко- З 0вым коллиматором, нейтральные частицы движутся в первоначальном направлении и формируются вторым коллиматором, соосным входному коллиматору, Данным способом можно отделить Зи отрицательно заряженные частицы,так как они в этом же магнитномполе отклоняется в сторону, противо-иположную отклонению положительныхчастиц,Недостатком данного способа является конструктивная сложность и гро"моздкость, зависимость угла поворота частицы от ее энергии, т,е, необходимость точного соблюдения соотношения между энергией частицы, на" 45пряженностью магнитного поля и расположением бокового формирующегоколлиматора. Кроме того, наличиесложных питающих систем магнита,обуславливает значительные энергетические затраты.Цель изобретения - упрощение способа и исключение энергетическихзатрат.Это достигается тем, что отклонение положительно заряженных частиц пучка от первоначального направления осуществляют путем направленияпучка частиц на изогнутой монокристалл (.с длиной в неизогнутом состоянии 4, большей "ек и меньшей СЯегде СЯВ 0 Яе - длина деканалирования соответственно отрицательно иположительно заряженных частиц в данном кристалле 1 по касательной к выходящим на переднюю поверхность кристаллографическим осям (плоскостяма положительно заряженные частицыотбирают по направлению касательнойк выходящим на заднюю поверхностькристалла этих же кристаллографических осей (плоскостей),При падении пучка, состоящего изположительно, отрицательно заряженных и нейтральных частиц, на изогнутый монокристалл по касательной квыходящим на облучаемую поверхностьизогнутым кристаллографическим направлениям, происходит захват заряженных частиц в изогнутые плоскостныеили осевые каналы (эффект каналирования). Движение заряженных частиц приканалировании в зогнутом монокристалле осуществляется вдоль изогнутыхкристаллических направлений и в результате, пройдя по изогнутому подуге радиуса Нщканалу длиной 1отклоняется от первоначального направления на уголЦ 8. однако положительно заряженные частицы движутся в областях с минимальной электронной плотностью, а отрицательно заряженные частицы движутся вблизи, атомных плоскостей или цепочек. Учетдеканалирования при движении частицв изогнутом кристалле показывает,что длина устойчивого каналированияэлектронов 3 е и положительно за"ряженных частиц 3 яек относятся какд 1:100, Таким образом, если наизогнутый по радиусу Й монокрис"талл длиной К , большей 0 е и меньФшей 6 Яе , бросать пучок йоложительно и отрицательно заряженных частицопределенной энергии Е, то электроныпройдут в режиме каналирования вдольизогнутого канала расстояниеГя иЯЕкотклонятся, на угол х = Яфк(доста"игточно малый), далее выйдут из изогнутых каналов и будут двигаться внаправлении, касательном к изогнутому каналу в точке, отстоящей подуге от поверхности кристалла, накоторую падает пучок, на расстояние.баек, . Положительно заряженныечастицы проходят весь кристаллв режиме каналирования в изогнутом/канале и отклонятся на угол Ыиэгт,е. на угол, почти на два порядка больший, чем для электронов. Таким образом, положительно заряженныечастицы будут выделены из общегопучка частиц.Предлагаемый способ реализуетсяустройством, показанном на чертеже .Сформированный коллиматором 1 пучок различного рода частиц направляют на изогнутый монокристалл 2, например Ое, почти параллельно к изогнутым кристаллографическим осям1037786 Редактор Л.Письманееити ию Заказ 1172/б Тираж 414. Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5(плоскостям), При этом положительно заряженные частицы захватываются в режим каналирования, движутся вдоль изогнутых каналов, выходят из кристалла и коллимируются коллматором 3Эффективность захвата в режим каналирования положительно заряженных частиц составляет величину до 50, тогда как для электронов это значение л 25-30. Такие же величины имеют. эффективность захвата частиц в изогнутые каналы при выполнении условия 0 щг" крит ю гдефкрит характерный для данного кристалла критический радиус.Эффективность предлагаемого способа сепарации ( 50) меньше, чем эффективность сепарации с помощью магнитного поля (" 100), т.е. при паденйи, например, на изогнутый кристалл пучка частиц с М = Ь+ +И .из пучка выделится 0,5 К частиц. тогда как при сепарации магнитным полем выделятся все Й частиц. Однако с экономическойточки зрения предлагаемый способ сепарации значительно эффективней, так как длясепарации используется только изогнутый монокристалл с достаточносовершенной структурой, тогда какв 2 используются трудоемкие исложные в изготовлении и энергоемкие в эксплуатации электромагниты.Использование предлагаемогоспособа сепарации пучков положитель"но заряженных частиц обеспечиваетпо сравнению со способами 4 и Я 1следующие преимуществагупрощение способа сепарациивследствие исключения необходимости 15. точного соответствия энергии сепарируемых частиц и напряженности магнитного поля 3упрощение конструкции сепараторавследствие замены электромагнита ипитающих его устойств изогнутыммонокристаллом;исключение энергетических затрат,необходимых на создание отклоняющего магнитного поля. Техред Т, Маточка Корректор А. Тяскр