Источник линейно-поляризованного гамма-излучения

,Потылицын яЬ Епетяутгоп раыу вта 1 в Меч,р. 610-631.И.Е. и др.оля риз ациистном канаалмазе.,33, с.478 Обнаружени -и злучени лировании Письма в Ж 81. СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 33 (22) 10 (46) 30 (71) На тут яде техниче (72) С. и Е.И.Р (53) 62 (56) Эз.Вгешзвт ртодпсг 1.6112/18-25.04.86. Бюл. Вучно-исследоватрной физики приском институтеА.Воробьев, А.Позум1.384.6(088.8)ашЪтдпд Р.Л. НтаЫцпе апй е 1 есюп и зтпя 1 е стз., 1968, ч, 40ев Ю,Н., Внукове линейной ия при плоскоэлектронов вЭТФ, 1981, т ЯО 1009234 А У (54) (57) ИСТОЧНИК ЛИНЕЙНО-ПОЛЯРИЗОВАННОГО-ИЗЛУЧЕНИЯ, включающий ис. точник пучка релятивистских электро. нов и монокристаллический радиатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения интенсивности излучения, радиатор выполнен из моно- кристалла, структура которого имеет сдвоенные атомные цепочки и ориенти рованного таким образом, что угол 6 между направлением сдвоенных атомных цепочек и осью пучка электронов лежит в пределах 0 з 8 . у , где( критический угол каналирования.Изобретение относится к технической физике, а именно к источникамжесткого электромагнитного излучения, создаваемым на базе ускорителей заряженных частиц, Предлагаемоеустройство может найти применениев экспериментальной физике высокихэнергий, ядерной физике и радиацион.ной технике.В настоящее время для полученияжесткого электромагнитного излучения, обладающего линейной.поляризацией, обычно используют устройства,состоящие иэ монокристаллическихрадиаторов, установленных в пучкахэлектронов высокой энергии на уско-.рителях заряженных частиц. В такихустройствах, применяемых для генерации когерентного тормозного излучения, кристаллический радиатор ориентирован под углом6 И г а 4где И - массовое число кРисталла;а - период кристаллической структуры;Е - энергия ускоренных электронов,к одному из главных кристаллографических направлений относительно осипадающего квазипараллельного пучкачастиц. При этом получают квазимонохроматический спектр тормозногоизлучения, и линейная поляризацияфотонов в когерентном максимуме достигает 60-70. Частоту излученияв максимуме о можно плавно регулировать путем изменения ориентациикристалла 9 при энергии пучка электронов Е , Недостатком такого устройства является невозможность получения линейно-поляризованного когерентного излучения в ниэкоэиергетической части тормозного спектраО с 0,1 К . В частности, до сих поротсутствовали источники линейно-поляризованного когерентного излуче"иия в области, энергий-квантовменьше 50 ИэВ, что необходимо, например, для изучения фотоядерныхреакций, моделирования радиационныхнарушений в космических аппаратахи в установках термоядерной технологии,Наиболее близким к предлагаемомуявляется источник линейно-поляризованного пучка-излучения, которыйвключает источник пучка релятивистских электронов и монокристаллический радиатор. В этом источнике ре 1 О лятивистские электроны захватываются кристаллом в режим плоскостного каналирования и движутся по квазисинусоидальным траекториям, совершая осцилляции в перпендикулярной движению плоскости, Такой характер движения согласно теории классической электродинамики приводит к линейной поляризации генерируемых фотойов со степенью поляризации близкой к 1007. Для электронного пучка с энергией 100-1000 ХэВ спектр излучения имеет единственный узкий максимум при энергии фотонов от единиц до десятковмегаэлектронвольт, Регулирования энергии спектра-излучения в данном устройстве достигают путем изменения энергии пучка электронов или путем изменения ориентации радиатора При этом варьируют тип кристаллогра 20фической плоскости, которую ориентируют вдоль оси пучка. Интенсивностьгенерируемого-излучения в такомустройстве по величине оказываетсяменьше по сравнению с интенсивностьюкогерентного тормозного излученияиэ-за того, что углы захвата электронов в режим плоскостного каналирования невелики и электрические по- ЗОля атомных плоскостей малы по сравнению с полями атомных цепочек.Целью изобретения является повышение интенсивности излучения источника для получения линейно-поляризованного пучка фотонов.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном источнике линейно-поляризованного пучка-излучения, включающем источник пучка ре-лятивистских электронов и монокрис таллический радиатор, радиатор выполнен из монокристалла, структуракоторого имеет сдвоенные атомные це"почки, ориентированного так, чтоугол 0 между направлением сдвоенных 45 атомных цепочек.и осью пучка электронов лежит в пределах 0 4 0где 1, - критический угол каналирования,На чертеже дана функциональная 50 схема предложенного источника.Пучок релятивистских электроноввылетает из источника 1. На оси пучка установлена система коллиматоров2, формирукщая квазипараллельный 55 пучок электронов с угловой расходи"мостью меньше критического угла каналирования3 10где Е - атомный номер кристалла;о 1 - межатомное расстояние атомной цепочки,За коллиматором 2 на оси пучка установлен кристаллический радиатор 3,ориентацию осей которого можно измеНять в широком диапазоне углов, Уголориентации направления двойных атомных рядов относительно оси пучкаэлектронов установлен в пределахкритического угла каналирования. Привлете релятивистского электрона вкристалл, структура которого содержит сдвоенные атомные ряды, под углом меньшим критического угла каналирования ( 6 й у ) относительно этихрядов, электроны захватываются в связанное движение по траектории вокругпар таких рядов с релятивистскойпродольной скоростью, а проекциитраекторий в поперечной плоскостиимеют вид вытянутого эллипса, Анализстабильности спирального движенияпоказьвает, что траектории относительно устойчивы при углах ориентации кристалла где.а,+ - радиус Томаса-Ферми,,. - половина расстояния междусоседними атомными цепочками,что соответствует частоте излучения"прямо-вперед" а, =26исоставляет 10-20 КэВ при энергииэлектронов Е 500-1000 ХэВ. Как слеодует из классической электродинамики, при движении заряженных частиц,проекция траектории которых имеетвид эллипса, происходит излучениефотонов с линейной поляризацией,вектор которой направлен вдоль большой полуоси эллипса. Степень поляризации излучаемых фотонов определяется формулой Р=(а-в 2)/(а+в 2)где а - большая и в - малая полуосиэллипса соответственно. Так, дляслучая вытянутого эллипса, когдаа=2 в, имеем Рй 0,6, степень поляризации Фотонов для выделенныхтраекторнй такого типа достигает 603. Приэтом за счет увеличения угла захватав режим.каналирования большой глубины потенциальных ям в осевом случаепо сравнению с плоскостным интенсивность линейно-поляризованного-излучения по сравнению с прототипомвозрастает в 6-8 раз. Изменяя ориенного при каналировании электронов 30 в кристалле, определяли по асимметрии выхода фотонейтронов реакции( , и) на дейтерии, Мишень выполнена в виде 30, обогащенной дейтериемдо 99,5 Е и заключенной в стеклян 35 ную ампулу диаметром 10 мм и длиной 100 мм. Нейтроны. регистрировали"всеволновым" счетчиком типа СНИ в парафиновом замедлителе, у которого эффективность регистрации посто 40 45 янна в диапазоне энергий от нескольких КэВ до 4-5 ИэВ. Степень линейной поляризации, усредненная по спектру-излучения, определяется какР=А, К , где К й 1, есть анализирующая способность метода измерения,а А =(Я-И )(Н,+И ) - азимутальнаяассймметрия выхода нейтронов Х и Юв двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В данном примере реализуемого устройства Р = 0,42+0, 15, т,е. превышала 407, а интенсивность выхода-квантов в 6-8 раз больше, чем вплоскостном случае. 55 Таким образом, использование предлагаемого устройства в качестве ис" точника линейно-поляризованного-излучения повышает интенсивность выхо 09234 4тацию кристалла, легко вращать плоскость поляризации излучения.В качестве радиатора можно испольэовать кристаллические структуры ти-5па гранецентрированной или объемоцентрированной атомной решетки, например природный алмаз, кремний,вольфрам или другие, где при ориентации, например, вдоль с 110 кристаллографического направления выделяются сдвоенные атомные ряды.Предлагаемое устройство реализовано на синхротроне. Угловая расходимость пучка электронов с энергией600 МэВ составляет д 6-" 0,810 рад.Кристаллический радиатор установленв гониометрическом устройстве на прямолинейном промежутке ускорителя,которое позволяет ориентировать радиатор относительно оси пучка с точ ностью0,5"10 рад. Радиатор выполнен из природного кристалла алмаза в виде прямоугольной пластины(6 10) мм толщиной 300 мкм, ориенти рован так, что квазипараллельный пучок электронов проходит вдоль с 110 )кристаллографического направления.Наличие и степень линейной поляризации-излучения, генерирован5 1009234анных фотонов без увели- чениятических затрат. энергийо, предлагаемое устройст ванногое жесткий спектр-иэлу- мены ми да о ниячто расширяетиспользуемого пучка фотон ени. ехред Н.йонкало ректор В,Синицка едактор О.Кузнецов Тираж 386Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д,Подписно аказ 2329