Тракт формирования электронного пучка ускорителя

 

ТРАКТ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА УСКОРИТЕЛЯ, содержащий ускорительную камеру с малогабаритным титаносорбционным насосом,электронопровод с графитовыми поглотителями в вакуумном однократно откачанном объеме, магнитные линзы, отли.ч ающи и с я тем, что, с целью увеличения плотности потока электронов по отношению к плотности потока сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта, вакуумные объемы электронопровода и ускории?ельной камеры в их вакуумноплотном соединении разделены мембраной и соединены дополнительной вакуум- , ной линией с вентилем.«5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(58 Н 05 J 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 2551512/18-25 (22) 07.12.77 (46) 30.12.83. Бюл. 9 48 (72) B.Á. Сорокин и Б.А. Кононов (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им.С.М.Кирова (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Phys. I са1 Rev. lev, 144, Р I, 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.

„.Я0„„ Я2507 (54)(57) ТРАКТ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА УСКОРИТЕЛЯ, содержащий ускорительную камеру с малогабаритным титаносорбционным насосом,электронопровод с графитовыми поглотителями B вакуумном однократно откачанном объеме, магнитные линзы, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности потока электронов по отношению к плотности потока сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта, вакуумные объемы электронопровода и ускори ельной камеры в их вакуумноплотном соединении разделены мембраной и соединены дополнительной вакуумной линией с вентилем. Р

692507

Изобретение относится к формированию пучков ионизирующих излучений, в частности к устройствам формирования электронных пучков уск6рителей, например, для целей электронной дефектоскопии.

Известен тракт формирования пучка электронов ускорителя, содержа- щий ускорительную камеру вакуумноплотно соединенную с вакуумным электронопроводом, поглотители-коллиматоры из материала с низким атомным номером в вакуумном объеме электронопровода, а также в ряде случаев, магнитные линзы (1) .

Такой тракт требует применения 15 пьстоянной вакуумной откачки общего вакуумного объема электронопровода и ускорительной камеры высоковакуумными насосами большой производительностй,а следовательно, имеющими большие размеры и вес,из-за зна чительного газовыделения из элементов электронопровода и особенно из коллиматоров-поглотителей в вакуумном объеме электронопровода,если они 25 изготовлены из графита. Это ограничивает применение графитовых поглотителей — коллиматорон, хотя поглощение в графите быстрых электронов сопровождается гораздо меньшим выодом тормозного излучения, чем при тоглощении, например, в алюминии.

Кроме того, поглощение в графите не сопровождается йакоплением объемного электрического заряда,что характерно для большинства органи- 35 ческих материалов, которые йодвержены также радиолизу с выделением газообразных продуктов под действием ионизирующих излучений. Использование же бериллия в качестве мате- 40 риала для поглотителей — коллимато-. ров малопригодно из-за токсичности и дороговизны бериллия.

Известен также тракт формирования электронного пучка бетатрона, со-45 держащий ускорительную камеру с титаносорбционным насосом, электронопровод с графитовыми поглотителями в вакуумном однократно откачанном объеме и магнитные линзы (2) .

В таком тракте применение графитовых поглотителей — коллиматоров с целью уменьшения потока сопутствующего тормозного излучения не вызывает затруднений, поскольку газоныделение из графита лишь незначительно изменяет давление остаточного газа в электронопроводе, которое поддерживается на уровне 1 торр длительное время (месяцы) без откачки, а остаточный газ при таком давлении прак- 60 тически не влияет на прохождение через электронопровод электронов с энергией более 2 МэВ по сравнению с более низким давлением. Такой тракт формирования пучка электронов ввиду f>5 использования малогабаритного титаносорбционногo насоса ускорительной камеры и отсутствия постояннбй откачки электронопронода обладает малым весом и габаритами, высокой степенью готовности для приведения в рабочее состояние ускорительной устанонки 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 потоков 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 электронопрбвода 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 . Пдвх

Заказ 10592/8 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 к лучшей фокусировке электронного пучка магнитными линзами, что приводит к улучшению соотношения плот-. ностей потоков электронного и сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта формирования.дополнитель- 5 ная накуумная линия с вакуумным вен тилем необходима для поддержания малой разности давлений в разделяемых мембраной объемах н процессе откачки после сборки или в. процессе запол-10 нения тракта газом до атмосферного давления.

На чертеже изображена схема тракта формирования электронного пучка.

Тракт формирования электронного 15 пучка ускорителя содержит металлический. электронопронод 1, графитовые поглотители 2, через сильфон 3 вакуумноплотно соединенные с нысоковакуумной ускорительной камерой 4. Вакуум- 2р ные объемы ускорительной камеры и электронопровода разделены мембраной

5 иэ алюминиевой фольги толщиной

10 мкм и соединены дополнительной вакуумной линией 6 с вакуумным вен тилем 7. Высокий вакуум в ускорительной камере поддерживается титаносорбционным насосом 8. Заполнение тракта воздухом до атмосферного давления и предварительная откачка после сборки производятся через регулируемый вакуумный вентиль 9, Электроны фокусируются магнитными линзами 10.

После сборки тракта вентиль 7 открыт и вакуумные объемы электронопровода и ускорительной камеры совместно откачиваются форвакуумным механическим насосом системы преднарительной откачки через регулируемый вентиль 9 при его постепенном откры;нании. Затем вентиль 7 закрывается 40, и производится откачка только ускорительной камеры до высокого вакуума системой предварительной откачки, запускается титаносорбционный насос, включается ускоритель и ускоритель- 45 ная камера тренируется в рабочем режиме ускорителя. После тренировки

Редактор С. Титова Техред A.À÷ 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 форнакуумным насосом с целью понижения давления остаточного газа в электроно-. проводе.

Описанный тракт формирования электронного пучка дает возможйость получить электронные пучки малых поперечных сечений с наибольшим отношением плотности потока электронного излучения к плотности потока сопутствующего тормозного излучения и обладает малыми габаритами и весом, а также высокой готовностью для приведения в рабочее состояние. Запуск и испытание предлагаемого тракта формирования электронного пучка н составе бетатронного источника электронов с энергией 6 МэВ показали, что данный тракт позволяет увеличить плотность потока электронного пучка на,ныходе тракта более чем н

5 раз при практически неизменной плотности потока сопутствующего тормозного излучения по сравнению с трактом формирования. содержащим автономный электронопровод, что подтверждается актом сравнительных испытаний трактов. Это позволяет улучшить чувствительность и разрешение метода дефектоскопии материалов и изделий быстрыми электнонами, а в случае облучения объектов в радиологии и радиационной технологии улучшить локальность поглощенной дозы, а также уменьшить время облучения.