Тракт формирования электронного пучка ускорителя

ОЮЗ СОВЕТСНИ бИ Н 057 0 НИЯ ВИДЕ П:ПЬЕТЕ Н АВТОРСИО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБ(46) 30. 12.83. Бюл, Р 48 (72) В,Б. Сорокин и Б.А. Кононов (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и орЬена Трудового Красного Знамени политехническом институте им.С.М.Ки. рова(56) 1, Рйуз. 1 еа 1 Вен. 1 ею, 144, Р 1, 333. Известия АН СССР. Сер. физическая. 1964, 28, Р 2, с.400-403,2. Отчет НИИ электронной интроскопии при Томском политехническом институте. Гос.номер регистрации 7-074137, 1973.(54)(57) ТРАКТ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОНОГО ПУЧКА УСКОРИТЕЛЯ, содержащийускорительную камеру с малогабаритным титаносорбционным насосом,электронопровод с графитовыми поглотителями в вакуумном однократно откачанном объеме, магнитные линзы,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью увеличения плотности потокаэлектронов по отношению к плотностипотока сопутствующего тормозногоизлучения на выходе тракта, вакуумные объемы электронопровода и ускориельной камеры в их вакуумноплотном соединении разделены мембранойи соединены дополнительной вакуумной линией с вентилем.Изобретение относится к формированию пучков ионизирующих излучений, в частности к устройствам формирования электронных пучков уск 6 рителей, например, для целей электронной дефектоскопии.5Известен тракт формирования пучка электронов ускорителя, содержа-щий ускорительную камеру вакуумноплотно соединенную с вакуумнымэлектронопроводом, поглотители-коллиматоры из материала с низким атомным номером в вакуумном объеме электронопровода, а также в ряде случаев,магнитные линзы 1 .Такой тракт требует применения 15пьстоянной вакуумной откачки общего вакуумного объема электронопровода и ускорительной камеры высоковакуумными насосами большой производительностй,а следовательно, имеющими большие размеры и вес,из-за значительного газовыделения из элементов электронопровода и особенно изколлиматоров-поглотителей в вакуумном объеме электронопровода,если ониизготовлены из графита, Это ограничивает применение графитовых поглотителей - коллиматорон, хотя поглощение в графите быстрых электроновсопровождается гораздо меньшим выодом тормозного излучения, чем притоглощении, например, в алюминии.Кроме того, поглощение в графитене сопровождается йакоплением объемного электрического заряда,что характерно для большинства органических материалов, которые йодвержены также радиолизу с выделениемгазообразных продуктов под действием ионизирующих излучений. Использование же бериллия в качестве материала для поглотителей - коллиматоров малопригодно из-за токсичностии дороговизны бериллия.Известен также тракт формирования электронного пучка бетатрона, со держащий ускорительную камеру ститаносорбционным насосом, электронопровод с графитовыми поглотителямив вакуумном однократно откачанномобъеме и магнитные линзы 2,В таком тракте применение графитовых поглотителей - коллиматоров сцелью уменьшения потока сопутствующего тормозного излучения не вызываетзатруднений, поскольку газоныделениеиз графита лишь незначительно изменяет давление остаточного газа вэлектронопроводе, которое поддерживается на уровне 1 торр длительноевремя (месяцы) без откачки, а остаточный газ при таком давлении практически не влияет на прохождение через. электронопровод электронов сэнергией более 2 МэВ по сравнению сболее низким давлением. Такой трактформирования пучка электронов ввиду 5 использования малогабаритного титаносорбционного насоса ускорительной камеры и отсутствия постоянной откачки электронопронода обладает малым весом и габаритами, высокой сте" пенью готовности для приведения в ра. бочее состояние ускорительной уста- нонки в целом.Однако автономный электронопровод и ускорительная камера такого тракта содержат соответственно входную и выходную мембраны, толщина которых не может быть выбрана меньше определенной (.обычно 0,1 мм алюминия) из-за воздействия на нее атмосферного давления. Наличием мембран такой толщины и воздушного промежутка между ними приводит к рассеянию электронов на входе электронопровода. Это снижает плотность потока электронов на выходе тракта и увеличивает плотность потока сопутствующего тормозного излучения, так как из-за ухудшения фокусировки магнитными линзами, качество которой зависит от пространственных и энергетических характеристик электронного пучка на нходе электронопровода, ухудшается соотношение потоков электронов через апертуру выходного коллиматора - поглотителя и на коллиматоре - поглотителе. При этом применение графитовых поглотителей - коллиматоров не обеспечинает высокого соотношения плотностей потоон электронного и сопутстнующего тормозного излучения на выходе тракта особенно при малых апертурах зыходного коллиматора - поглотителя, то ограничивает, например, чувствительность электронной дефектоскопии материалов и изделий, не позволяет получить высокую локальность дозного поля в облучаемом объекте в радиологии и радиационной технологии.Целью изобретения является увеличение плотности потока электронов по отношению к плотности потока электронов по отношению к плотности потока сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта.Цель достигается тем, что вакуумные объемы электронопровода и ускорительной камеры в вих вакуумноплотном соединении разделены мембраной и соединены дополнительной вакуумнбй линией с вентилем.Малая разность давлений остаточного газа в электронопроводе и ускорительной камере по сравнению с разностью давлений остаточного газа в вакуумном объеме электронопровода или ускорительной камеры и .атмосферным давлением позволяет испольэовать мембрану, толщина которой намного меньше 0,1 мм для алюминиевой мембраны. Это приводит к меньшему возмущению электронного пучка на входе электронопровода и, следовательно,692507 Корректор А. Пдвх Заказ 10592/8 Тираж 845 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 к лучшей фокусировке электронногопучкамагнитными линзами, что приводит к улучшению соотношения плот-.ностей потоков электронного и сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта формирования.дополнитель-ная вакуумная линия с вакуумным вентилем необходима для поддержания малой разности давлений в разделяемыхмембраной объемах в процессе откачки после сборки или в. процессе заполОнения тракта газом до атмосферногодавления.На чертеже изображена схема трактаформирования электронного пучка.Тракт формирования электронного 15пучка ускорителя содержит металлический. электронопровод 1, графитовые поглотители 2, через сильфон 3 вакуумноплотно соединенные с высоковакуумной ускорительной камерой 4. Вакуум Оные объемы ускорительной камеры иэлектронопровода разделены мембраной5 иэ алюминиевой фольги толщиной10 мкм и соединены дополнительнойвакуумной линией 6 с вакуумным вентилем 7. Высокий вакуум в ускорительной камере поддерживается титаносорбционным насосом 8. Заполнение трактавоздухом до атмосферного давленияи предварительная откачка после сборки производятся через регулируемыйвакуумный вентиль 9, Электроны фокусируются магнитными линзами 10,После сборки тракта вентиль 7открыт и вакуумные объемы электронопровода и ускорительной камеры совместно откачиваются форвакуумным механическим насосом системы предварительной откачки через регулируемыйвентиль 9 при его постепенном откры;вании. Затем вентиль 7 закрывается 40,и производится откачка только ускорительной камеры до высокого вакуумасистемой предварительной откачки,запускается титаносорбционный насос,включается ускоритель и ускоритльная камера тренируется в рабочем режиме ускорителя. После тренировки Редактор С. Титова Техред А.Ач вентиль 9 закрывается и система предварительной откачки отсоединяется.В дальнейшем в рабочем режиме включается титаноеорбционный насос,При запЬлнении тракта воздухом вентиль 7 открывается и производится заполнение при малом открытии вентиля 9. Электронопровод тракта может быть снабжен дополнительным вакуумным вентилем 11, через который может быть проведена вакуумная тренировка объема электронопровода в рабочем режиме ускорителя форвакуумным насосом с целью понижения давления остаточного газа в электронопроводе. Описанный тракт формированияэлектронного пучка дает возможйостьполучить электронные пучки малыхпоперечных сечений с наибольшим отно. шением плотности потока электронного излучения к плотности потока сопутствующего тормозного излучения и обладает малыми габаритами и весом, атакже высокой готовностью для приведения в рабочее состояние. Запуски испытание предлагаемого трактаформирования электронного пучка всоставе бетатронного источникаэлектронов с энергией 6 МэВ показали, что данный тракт позволяет увеличить плотность потока электронногопучка на,выходе тракта более чем в5 раз при практически неизменнойплотности потока сопутствующеготормозного излучения по сравнению страктом формирования, содержащимавтономный электронопровод, что подтверждается актом сравнительных испытаний трактов. Это позволяетулучшить чувствительность и разрешение метода дефектоскопии материалов и изделий быстрыми электнонами, ав случае облучения объектов в радиологии и радиационной технологииулучшить локальность поглощенной дозы, а также уменьшить время облучения.