Способ определения энергии ускоренных электронов

Федера 1 ым знак НИЯ институт нического Комитет Российско о патеитам и това(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯУСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ(1 ц 16322 ОО (1 з) А 1О 1 т 1/29 Целью изобретения является повышение точчости способа, Цель достигается тем, что злектроны направляют на мишень и регистрируют тормозное излучение, выхо;ищее из мишени в направлении оси пучка и в обратном направлении, Об змергии судят по отношеншо результатов измерений. Изобретение обеспечивает высокую точность в широком диапазоне знергий реализуется на зксплуатируемых ускорителях, преимущественно бетатронах без каких - либо изменений в их конструкциях, 3 ил.30 мерой 3, с расположенным между ней и мишенью поглотителем 4 электронов из материала с низким атомным номером и толщиной, большей пробега в материале поглотителя электронов, прошедших через 35 стенку ускорительной камеры, например, равной пробегу электронов с энергией, рав-; ной номинальной энергии ускорения. Одновременно регистрируют интенсивность тормозного излучения, выходящего в на правлении, близком к противоположному относительно направления оси пучка, вторым детектором, выполненным в виде иониэационной камеры 5 с коллиматором б и поглотителем 7. Коллиматор ограничивает 45 телесный угол регистрации второго детектора, обеспечивая высокое соотношение между телесным углом второго детектора относительно мишени и телесным углом второго детектора относительно первого 50 детектора и элементов конструкции бетатрона.В каждом импульсе излучения ускорителя определяют отношение результатов 55 Изобретение относится к измерительной технике, а конкретнее к способам измерения и контроля энергии электронов в пучке ускорителя.Целью изобретения является повышение точности в широком диапазоне энергий в момент падения на мишень в пределах ускорительной камеры бетатрона,На фиг.1 приведена схема реализации предлагаемого способа; на фиг,2 - зависимость чувствительности способа от положения детектора относительно оси пучка тормозного излучения; на фиг,З - зависимость чувствительности от положения детектора относительно обратного продолжения оси пучка бетатрона,При измерении отклонений энергии электронов, падающих, например, в конце цикла ускорения на л 1 ишень 1, расположенную в пределах отпаянной стеклянной ускорител ьной камеры 2 бетатрона, от номинальной энергии регистрируют интенсивность тормозного излучения, выходящего из мишени в направлении, близком к направлению оси пучка тормозного излучения бетатрона первым детектором с высокой эффективностью регистрации тормозного излучения и низкой эффективностью регистрации сопутствующих ему электронов, например ионизационной карегистраций указанных интенсивностей тормозного излучения блоком измерения отношений 8 выходных сигналов иониэационных камер. Измеренное отношение, мерой которого является выходной сигнал блока измерения отношений, используют 5 10 15 20 25 как меру энергии электронов, падающих на мишень, При необходимости калибруют в контролируемых условиях сетевого питания и тепловых условиях эту меру энергии по шкале номинальных энергий ускорения бетатрона с шагом, заведомо превышающим возможные отклонения энергии от номинальных значений, а в промышленных условиях по значению меры определяют текущую энергию электронов, падающих на мишень в конце цикла ускорения, или ее отклонение от номинальной энергии.Тормозное излучение, выходящее в переднюю полусферу относительно направления падения электронов на мишень, рассеивается элементами конструкции бетатрона, в основном магнитопровода, и первым детектором, причем часть излучения рассеивается в направлении на второй детектор.Тормозное излучение, выходящее в заднюю полусферу относи ельно направления падения электронов на мишень, рассеивается элементами конструкции бетатрона и вторым детектором, причем часть излучения рассеивается в направлении на первый детектор.Рассеянные мишенью электроны испытывают действие магнитного поля, взаимодействуют со стенкой ускорительной камеры, причем часть электронов проходит через стенку, потеряв при ее прохождении часть энергии, и поглощается элементами конструкции бетатрона, окружающими телами и поглотителями 4 и 7. При этом тоже возникает тормозное излучения.Результат регистрации тормозного излучения первой ионизационной камерой может быть представлен в виде суммы нескольких компонентов:04 = 011+ 0161+0 22 в 1+ 0251+011 Компонента обусловлена регистрацией тормозного излучения, выходящего из мишени непосредственно в направлении на первый детектор. Эта компонента велика, так как тормозное излучение из мишени на-правлено преимущественно по направлению падения электронов на мишень, в этом направлении тормозное излучение поглощается слабо вследствие относительно малой толщины стенки камеры и поглотителя и наибольшей жесткости излучения в этом направлении. Компонента Оц обусловлена регистрацией излучения, вышедшего из мишени в переднюю полусферу в направлении элементов конструкции бетатрона и рассеянного ими в направлении на первый детектор. 01-,1Ов вследствие относительно малого выхода оомозного излучения в диапазоне бел шик углов в передней полусфе 1632200ре и малого коэффициента рассеяния этоготормозного излучения в направлении напервый детектор.Компонента 0221 обусловлена регистрацией излучения, выходящего в направлении на второй детектор и рассеянного им внаправлении на первый детектор, 022 а011 вследствие относительно малого выхода тормозного излучения из мишени в направлении на второй детектор, малой 10жесткости излучения в этом направлении,вследствие чего рассеянное вторым детектором излучение в направлении на первыйдетектор заметно ослабляется на пути между вторым и первым детектором, 15Компонента 02 в 1 обусловлена регистрацией излучения, вышедшего в обратную полусферу, в направлении элементовконструкции бетатрона и рассеянного ими внаправлении на первый детектор, 021 011 20вследствие малого выхода тормозного излучения в этих направлениях, малой жесткости излучения в этих направлениях и малогокоэффициента рассеяния в направлении напервый детектор. 25Компонента 01 обусловлена тормозным излучением электронов, рассеянныхмишенью, испытавших действие магнитного поля. провзаимодействовавших со стенкой камеры, элементами конструкции ЗОбетатрона и поглотителя.01 011 вследствие низких атомныхномеров материала стенки (стекло) и поглотителей, потерь энергии в мишени, потерьэнергии в стенке, практической изотропности этой части тормозного излучения вследствие широкого энергетического спектрарассеянных электронов и действия магнитного поля,Таким образом, практически 04 = 011 40Результат регистрации тормозного излучения второй ионизационной камерой может быть представлен в виде суммыследующих компонентов: 02 = 022+ 02 а ++011,2+ 01 а+ Оэ, Компонента 011 обусловлена регистрацией тормозного излучения,выходящего из мишени непосредственно внаправлении на второй детектор. Выходтормозного излучения из мишени в этомнаправлении составляет в диапазоне энергий 6 - 3 МэВ от 10 до 1 от выхода тормозного излучения в направлении паденияпучка. Вследствие относительной малой жесткости излучения в этом направлении оноослабляется стенкой камеры и поглотителем в гораздо большей степени, чем излучение, выходящее в направлении паденияэлектронов на мишень, Однако оно свободно проходит через апертуру коллиматора 6на второй детектор. Компонента 02 а обусловлена регистрацией излучения, вышедшего из мишени в заднюю полусферу в направлении элементов конструкции бетатрона и рассеянного ими з направлении на второй детектор.02 а22 вследствие относительно малого выхода тормозного излучения в этих направлениях и малого коэффициента рассеяния этого тормозного излучения в направлении на второй детектор, Это излучение частично поглощается материалом коллиматора.Компонента 021 обусловлена тормозным излучением рассеянных мишенью электронов при их взаимодействии со стенкой камеры, элементами кон,.трукции бетатрона и поглотителями, 02 022 по тем же причинам, что 011011, Это составляющая частично ослабляется материалом коллиматора,Компонента 011.,2 обусловлеча регистрацией излучения, выходящего в направле ии на первый детектор и рассеянного им в направлении на второй детектор. Эта компонента 011 а 022, причем в зависимости от вида первого детектора, расстояния между ним и мишенью и наличия или отсутствия коллиматора, ограничивающего телесный угол второго детектора, может быть либо 011 а022, либо 011 а022, Причиной является наибольший выход тормозного излучения в направлении на первый детектор, относительно жесткий спектр выходящего в этом направлении излучения, а значит, и более жесткий спектр излучения, рассеянного первым детектором в направлении второго, а следовательно, слабое поглощение рассеянного излучения на пути между первым и вторым детектором, Эта часть излучения частично поглощается материалом колиматора.Компонента 011 а обусловлена регистрацией излучения, выходящего в направлении на первый детектор и рассеянного им в направлении на второй детектор, Эта компонента 0112 022,Компонента 01 а обусловлена регистрацией тормозного излучения, вышедшего в направлении элементов конструкции бетатрона и рассеянного ими в направлении второго детектора, Зта часть излучения частично поглощается материалом коллиматора,01 ь 20182 и 01 в 2 022 .Таким образом, практически 02 =022, Чувствительность отношения ц01/О к изменениям энергии электронов, падающих на лишень, равнаС учетом оценок для 01 и 02 т.е. чувствительность практически определяется чувствительностями выходов тормозного излучения в направлении оси пучка тормозного излучения и в направлении, 25 противоположном направлению оси пучка.На фиг,2 показана зависимость относительной чувствительности предлагаемого способа Я = ЕЯя от углового положения шаровой ионизационной камеры относитель но тормозного излучения при неизменном положении второй камеры на обратном направлении оси пучка. Эффективный угловой размер чувствительного обьема камеры равен =2 О. 35 На фиг,3 показана зависи ость относительной чувствительности предлагаемого способа от углового положения шаровой ионизационной камеры относительно ми шени бетатрона МИБи направления, обратного направлению оси пучка при неизменном положении первой камеры на оси пучка. 45При угловых положениях шаровой иониэационной камеры как первой, так и второй в пределах малых углов вылета тормозных квантов; меньших по величине так называемого среднего угла вылета квантов 50 Формула изобретенияСПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, заключающийся в том, что электроны направля ют на мишень, регистрируют тормозное излучение, выходящее из мишени, олтпичавщийся тем, что, с целью повышения точности определения энергии электронов в широком диапазоне энергий в где ас - энергия покоя электрона,гпс = 0,511 Мэ 8;Е - энергия ускорения электронов, падающих на мишень,угол при Е = 6 МэВ составляет =4,5 О, чувствительность способа отличается от максимальной менее, чем на 1 О.При ОО илиО наблюдается большое отличие чувствительности от максимального значения, причем оно сильно зависит от углового положения камеры,Таким образом, если детекторы 3 и 5 (фиг,1) регистрируют только тормозные кванты, выходящие в направлении оси пучка и в направлении, ему противоположном, т,е. в пределах диапазонов малых углов 01О и 6 О, то чув;твительность способа практически не отличается от максимального значения.Пропорциональность каждого из компонентов сигналов детекторов току электронов, падающих на мишень, обеспечивает независимость меры энергии - отношения результатов регистраций - от тока электронов на мишень,Предложенный спбсоб измерения энергии электронов в отличие от известных обеспечивает независимое от работы ускорителя мониторирование энергии электронов, падающих на мишень, расположенную в пределах ускорительной камеры, обладает высокой чувствительностью к изменениям энергии в широком диапазоне и легко реализуется на эксплуатируемых в настоящее время бетатронах, причем в большинстве случаев без каких-либо существенных конструктивных изменений. Поскольку энергией электронов задается энергетический спектр тормозного излучения, то устройства, реализующие предлагаемый способ, могут быть использованы в системах стабилизации энергетического спектра тормозного излучения бетатронов, в радиометрических системах неразрушающего контроля и т,д,момент падения на мишень бетатрона в пределах ускорительной камеры, тормозное излучение из мишени регистрируют в направлении оси пучка тормозного излучения бетатрона и, в направлении, обратном направлению оси пучка тормозного излучения, и по отношению результатов регистраци судят об энергии электронов, 16322001632200 оставительехред М.Моргентал ректор Л.Пилипенк еда кто По писно каэ 1402 Тираж д НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 Гагарина 10 оизаодственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж