Измеритель распределения интенсивности источников ионизирующего излучения в канале пучка линейного ускорителя ионов

 

1о ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КАНАЛЕ ПУЧКА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, содержащий сцинтнллятор с отражателем света, польй зеркальньй световод,фотоэлектронный умножитель, перемещения сцинтиллятора, отличающийся тем, что, с целью повьпяения точности я устранения мертвой зоны измере1шя , польй зеркальный световод расположен параллельно оси ускорителя вплотную к нему, имеет длину, равную длине участка измерения, сцинтиллятор с отражателем света расположен внутри световода и установлен с возможностью перемещения по всей его длине вдоль его осио f- 2 о Устройство по По 1, отличающееся тем, что, с целью устранения зависимости показаний измерителя от продольной координаты сцинтиллятора, вызванной потерями света в световоде, внутри световода расположены два С1щнтиллятора с отi ражателями света так, что световые сл сигналы от них направлены в противоположные конхцл световода, где установлены два фотоэлектронных умножителя о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я) 5 G О! Т I /20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втоесиоью свидетельствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3650680/24-25 (22) 12.10.83 (46) 23.11.90, Бюп. И - 43 (72) В.В.Пьянков и А,П.Федотов (53) 539.1.074.3(088.8) (56) Parker 1.R. Colibration of the

beam-spell control sistern and Lamp.

IEEF. Transactions an Nuclear Science, !

975, ч NS-20, N 3, р. 1517.

Афонин А.Г. и др. Нейтронный пучок

ИФВЭ. ЖТФ, 1977, М - 5, с.997. (54)(57) I. ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ИНТЕНСИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУ10ЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КАНАЛЕ ЛУЧКА ЛИНЕЙ

НОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, содержащий сцинтиллятор с отражателем света, полый зеркальный световод,фотоэлектронный умножитель, механизм перемещения сцинтиллятора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ" ности н устранения мертвой зоны измеИзобретение относится к областям ускорительной техники и дозиметрии ионизирующих излучений, в частйости к линеиным ускорителям ионов.

Изобретение может быть использовано цля измерения распределения потерь пучка ионов вдоль ускорителя, которое с точностью до константы повторяется в распределении интенсивности источников мгновенного ионизирующего излучения в канале прохождения пучка, инициируемых потерянны- . ми ионами.

Известна система измерения распределения потерь пучка в линейном уско„„80„„1145777 А 1 репия, полый зеркальный световод расположен параллельно оси ускорителя вплотную к нему, имеет длину, равную длине участка измерения, сцинтиллятор с отражателем света расположен внутри световода и установлен с возможностью перемещения по всей его длине вдоль его ocu.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью устранения зависимости показаний измерителя от продольной координаты сцинтиллятора, вызванной потерями света в световоде, внутри световода расположены два сцинтиллятора с отражателями света так, что световые сигналы от них направлень в противоположные концы световода, где установлены два фотоэлектронных умножителя о

4 риrane протонов с энергией 800 МэВ и средним током 1 мА Лос-Аламосского комплекса физики средних энергий, Содержащая неподвижные сцинтилляционные детектор ионизирующего излучения, установленные вдоль ускорителя против фокусирующих дублетов квадрупольных линз: один детектор на один период фокусировки. Расстояние между детекторами 4-8 м. Система измеряетионизирующее излучение в отдельных

Ф точках ускорителя и позволяет определить в этих точках потери пучка с погрешностью, зависящей от расстояния детектор — ось ускорителя.

1145777

Недостатком системы измерения потерь пучка ускорителя в Лос-Аламосе является большое количество используемых детекторов ионизирующего излу" чения; распределение потерь пучка (повторяющее с точностью до постоянной распределение источников ионизирующего излучения в канале ускорителя) измеряется лишь дискретно в от- 10 дельных точках ускорителя.

Наиболее близким по своей технической сущности является измеритель распределения интенсивности источникОВ ионизирующегО излучения В канале пучка ускорителя ионов, содержащий сцинтиллятор с отражателем света, полый зеркальный световод, фотоэлектронный умножитель и механизм перемещения сцинтиллятора. Измеритель состоит из детектора ионизирующего излучения и передвижного устройства.

Детектор содержит сцинтиллятор, преобразующий поток ионизирующего излучения в световой сигнал, фотоэлектронный умножитель,преобразующий све-. товой сигнал сцинтиллятора в электрический сигнал, зеркальный световод, по которому передается световой сигнал от сцинтиллятора к ФЭУ, отражатель света, отражающий свет от сцин тиллятора в сторону ФЭУ. Механизм перемещения сцинтиллятора состоит из каретки, на которой установлен детектор и которая перемещается по на35 пр авляющим, и электродвигателя, сообщающего движение каретке. Питание электродвигателя, ФЭУ, передача измерительного сигнала осуществляется по длинному кабелю. Кабель тянется за передвижной кареткой с детектором по всей длине участка измерения и подвешивается через 1,5-2,0 м длины кабеля к вспомогательным кареткам, ка" тящимся вслед за кареткой с детектором по направляющим вдоль канала прохождения пучка.

Однако, вьпописанному измерителю распределения .тенсивности источников ионизирующего излучения присущи

50 следующие недостатки.

Невозможно обеспечить перемещение сцинтиллятора в непосредственной бли" зости от конструкции собственно ускорителя иэ-за занятости пространства вокруг собственно ускорителя оборудо- 55 ванием других систем и коммуникационными элементами, а потому невозможно точное измерение распределения интенсивности источников излучения в канале прохождения пучка и распределения потерь пучка вдоль ускорителя.

Другие недостатки: громоздкость измерителя, большое пространство в поперечной к оси ускорителя плоскости, необходимое для размещения детектора, передвижного устройства и кабелей; наличие значительной "мертвой зоны" на участке измерения, равной длине передвижного устройства при сжатом состоянии кабеля.

Целью изобретения является повышение точности измерения и устранения мертвой зоны измерения, а также устранения зависимости показаний измерителя от продольной координаты сцинтиллятора вызванной потерями света в световоде;

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе распределения интенсивности источников ионизирующего излучения в канале пучка линейного ускорителя ионов, содержащем сцинтиллятор с отражателем света, полый зеркальный световод, фотоэлектронный умножитель и механизм перемещения сцинтиллятора, полый зеркальный световод расположен параллельно оси ускорителя вплотную к нему и имеет длину, равную длине участка измерения, сцинтиллятор с отражателем света расположен внутри световода и установлен с возможностью перемещения по всей его длине вдоль его Оси.

Поставленная цель достигается тем,что внутри световода расположены два сцинтиллятора с отражателями света,так,что световые сигналы от них направлены в противоположные концы световода, где установлены два фотоэлектронных умножителя, сигналы с выходов которых складываются.

На фиг.1 и 2 приведена схема передвижного измерителя распределения интенсивности ионизирующего излучения в канале пучка ускорителя ионов, 1

Предложенное устройство состоит из полого зеркального световода 1 который расположен вдоль и вплотную к, конструкции линейного ускорителя ионов 2 параллельно его оси, сцинтиллятора 3, предназначенного для преобразования ионизирующего излучения в световые сигналы, отражателя 4, служащего для обеспечения фотонам квазипараллельных траекторий, фотоэлектронl 1457

45 ного умножителя 5, установленного на концах световода и служащего для преобразования световых сигналов в электрические, каретки б, на которой закреплен сцинтиллятор с отражателем, размещенным внутри световода и которая служит для передвижения на колесиках 7 по направляющим 8, электродвигателя 9, который служит для перемещения каретки со сцинтилляторами с помощью нити 10. Сцинтиллятор закреплен на каретке через шток 11, который проходит через узкую цель 12 в световоде. Для экранировки от внеш- 15 них источников света на всей длине световода установлен кожух !3. Возможна также установка двух сцинтилляторов с отражателями света. Световые сигналы от них направлены в про- 20 тивоположные стороны в концы световодов, где установлены два фотоэлектронных фотоумножителя, сигналы с которых складываются.

Предельная длина предлагаемого 25 устройства определяется потерями света в световоде.

Устройство работает следующим образом.

Полый зеркальный световод I диа- 30 метр которого может быть 6-12 см.„ а длина 10-30 м, располагают не.подвижно на участке ускорителя, где необходимо провести измерение распределения потерь пучка, вплотную к резонаторам ускорителя.

При этом расстояние между осями ускорителя и зеркального световода составит 20-100 см (в зависимости от конструкции резонаторов ускори- . 40 теля). На практике всегда есть небольшой просвет в поперечной плоскости ускорителя, позволяющий разместить трубу диаметром -12 см вплотную к ускорителю.

Затем при включенном ускорителе с помощью электродвигателя 9 и нити 10 равномерно перемещают каретку 6 с прикрепленными к ней сцинтилляторами

3 с отражателями 4 из одного конЦа световода в другой. При этом ионизирующее излучение, проходящее через сцинтиллятор, вызовет испускание света сцинтиллятором. Свет с помощью отражателей в виде квазипараллельного пучка будет направлен в противоположные концы световода, где попадет на фотокатоды стоящих там фотоэлектронных умножителей 5, которые преобра77

6 зуют световые сигналы в электрические:.

Электрические сигналы после фотоэлектронных умножителей складываются в результирующий сигнал. Таким образом получают распределение ионизирующего излучения в месте прохождения сцинтиллятора.

Точность измерения распределения потерь пучка (которое повторяет распределение источников ионизирующего излучения вдоль канала ускорителя), определяется расстоянием а от сцинтнллятора до оси ускорителя.

Иа этом расстоянии распределение интенсивности Х ионизирующего излучения при точечном источнике излучения на продольной координате Z — Е„ будет иметь вид:

Io

I т

Z-Ze2

1+ (---) а где I — интенсивность при Z =Ер. — о

Точность О Е измерения распределения источников ионизирующего излучения определяется как расстояние, на котором еще можно различить два точечных источника излучения одинаковой интенсивности и будет равно удвоеннОму расстоянию {Z Z ),при кОтО»

1 ром ?. = — Х

Š— Z = а о

11Е = 2а

Для второй части ускорителя мезонной фабрики а 20-25 с» 4Е «ч0-50 см

Таким образом, в связи с тем, что йЕ для предлагаемого устройства значительно меньше значения Л Z гля прототипа, поэтому точность предлагаемого устройства примерно в 8-10 раз выше точности измерения в прототипе.

Использование изобретения позволит измерять с высокой точностью распределение источников ионизирующего излучения в канале пучка, повторяющего распределение потерь пучка вдоль ускорителя, а также устранить мертвую зону измерения, что даст возможность диагностировать и устранять возмущения пучка и обеспечить радиационную чистоту ускорителей с большими вели- . чинами среднего тока.

В качестве базового объекта использован измеритель распределения интенсивности источников ионизирующего излучения, действующий на выходе протонного синхротрона.

1145777

Корректор Н.Ревская

Техред Л.Олийнык

Редактор Л.Письман

Заказ 4343 Тираж 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно †издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Преимущество изобретепия перед базовым объектом состоит в том, что оно имеет значительно меньшие размеры в поперечном сечении и может быть расположено вблизи канала прохожде— ния пучка и из-за уменьшенного таким образом расстояния от сцинтиллятора до оси ускорителя точность измерения распределения источников ионизирующе5 го излучения выше. Кроме того, в предложенном изобретении отсутствует мертвая зона измерения.