Устройство для формирования импульсных равномерных полей облучения электронами

 

1

<и>78О82О

Союз Советских

Социапистичесних

Республик

О п И;С.) ;,-,Д и е

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ (&1) Дополнительное к авт. свмд-ву. (22) Заявлено 2296,79 (21) 2784496/18-25 Р М .

Н 05 Н 7/06 с присоединением заявки HP

Госуяарстееииый комитет

СССР

EIo делам изобретеиий и открытий (23) Приоритвт.

Опубликовано 07.09.81. Бтоллетеиь И9 33 (53) УДК 621. 384 . .6(088.8) Дата опубликования описания 970981 (72) Aezopbi изобретения

К,A- Виноградов и И.Н. Швецов-Шиловский (7t j Заявитель

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженернофизический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ

РАВНОМЕРНЫХ НОЛЕЙ ОБЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАМИ

Изобретение относится к ускорительной технике, а точнее к выходным системам электронных ускорителей на малую энергию, и может быть использовано для формирования электронных полей облучения заданных размеров преимущественно в тех случаях, когда необходим режим работй с короткими импульсами.

Типичным устройством сканирующим пучок является система, формирующая поле облучения растровой разверткой, в которой сочетается строчное и .кадровое сканирование (1). Такое решение позволяет реализовать поля облучения практически любой заданной формы и размера с коэффициентом использования пучка, близ« ким к единице, и, несмотря на относительную сЛожность, является. оптимальным, когда не стоит вопрос о вре« мени формирования поля облучения.

Исследования в области импульсного радиолиза и изучение короткоживу- щих радиационных дефектов в полупроводниках с использованием ЛУЭ поставили задачу создания специальных систем формирования электронных полей облучения, которые помимо высокой равномерности и большого коэффициен» та использования пучка должны обеспечить быстродействие, сравнимое с длительностью протекания исследуемых процессов. В системах растрового формирования импульС строчной развертки должен быть на 1-Ъ порядка короче импульса кадровой развертки, что соответственно уменьшит предел по быстродействию, связанный с временами коммутации мощных импульсов тока заданной формы в индуктивной нагрузке.

Другой недостаток рассматриваемого устройства и.всех аналогичных конструкций связан с тем, что оно вносит в пучок дисперсию первого порядка и делает его чувствительным к внутриимтульсной модуляции энергии пучка, типичной для ускорителей рассматриваемого класса с магнетронным или клистронным питанием. это приводит к неустранимой неравномерности плотности тока по полю облучения.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее рассеивакцую пучок фольгу н расположенный за ней отражающий электроны экран, имеющий вогнутую поверхность вращения, выполненную так, что угол между касательной к образующей этой поверя»

ЗО ности и радиусом вектором из точки

780820 пересечения оси экрана с плоскостью фольги к точке касания одинаков для всех точек поверхности f2(. Такая форма в сочетании с фольгою определенной толщины позволяет получать в выходной плоскости экрана равномерные поля облучения круглой формы с

5 большим коэффициентом использования пучка (КИП). В данном устройстве,как и во всех устройствах рассеивающих пучок, процесс формирования поля облучения не зависит от времени, поэтоМу длительность импульса облучения определяется длительностью импульса тока ускорителя.

Существенным недостатком устройст ва является принципиальная сложность 15 регулирования формы и размеров поля облучения, которые задаются диаметром экрана. Это позволяет реализбвать большой КИП устройства только для круглых мишеней, что снижает в це- 2П лом эффективность использования уско.рителя. Следует заметить, что попыт. ки использования статическиХ расфокусирующих магнитных полей (например, квадрупольных) на выходе экрана для регулирования размеров поля облучения оказываются неэффективными, так .как по мере удаления от отражающего экрана равномерность плотности тока резко падает и, кроме того, появляется энергетическая неоднородность состава пучка по площади мишени из-за превносимой дисперсии.

Цель изобретения — повышение эффективности использования пучка электронов.

Это достигается за счет того,что в известном устройстве, содержащем источник ионизирующего излучения на базе линейного ускорителя электронов, рас- 40 сеивающую фольгу и отражающий электроны эхран, имеющий вогнутую поверхность вращения, выполненную так, что угол между касательной к образующей этой поверхности и радиусом-вектором йз точки пересечения оси экрана с плоскостью фольги к точке касания одинаков для всех точек поверхности, отражающий экран рассечен на две подвижные в направлении, перпендикуляр- о ном к движению пучка, половины, образующие боковые экраны, а между ними дополнительно введены симметрично относительно продольной оси системы два отражающих экрана„ имеющих ци линдрическую поверхность, образующая которых конгруентна .с образующей боковых экранов.

Работоспособность предлагаемого устройства может быть обеспечена,если имеется ленточный пучок регулируе- Я мой ширины, или если перед рассеивающей фольгой установлена система строчного сканирования пучка.

На чертеже изображено предлагаеМое устройство, вариант выполнения

В устройстве сканирование осуществляется системой параллельного переноса пучка (СППП) с регулируемой базой переноса пучка. Импульсный магнит 1 в сочетании с секторными магнитами 2 и 3 с постоянным полем образуют СППП на рассеивающую фольгу 4.

Отражающий экран образован двумя цилиндрическими ненодвижными экранами б и двумя перемещаемыми боковыми экранами 5.

В зазоре импульсного магнита 1 создается импульсное магнитное поле, изменяющееся во времени по закону, близкому к пилообразному. Пучок чаСтиц таким образом сканирует вдоль зазора секторных магнитов 2 и З,поля в которых направлены в противоположные стороны. Поверхности экранов 5 и б имеют образующую конгруентную с образующей устройства, принятого за прототип, что обеспечивает равномер ность йлотности тока по полю облуче- ния и максимальный коэффициент использования лучка. Регулирование размеров поля облучения осуществляется перемещением экранов 5 при соответствующем изменении амПлитуды импульсного магнитного поля. Эта процедура может производиться дистанционно и автоматически при наличии датчика поло>кения перемещаемых экранов. При перестройке ускорителя на другую энергию электронов пропорционально меняются найряженности поля магнитов

1, 2 и 3.

Предлагаемая конструкция позволяет, исключив кадровую развертку, получать большое быстродействие, свойственное рассеивающим системам и поз воляет регулировать форму и размеры поля облучения.

Использование для сканирования пучка СППП с переменной базой переноса открывает возможности существенного улучшения характеристик поля облучения iso сравнению с характеристиками,получаемыми в растровых системах, и приблйзить их к характеристикам полей, получаемым .в прототипе. Набором геометрии СППП,:в частности формы границ магнитов 1, 2 и 3, можно получить Матрицу переноса пучка до плоскости рассеивателя и близкую к. единичной для любой базы переноса, устранив линейную дисперсию и сделав постоянным коэффициент вертикального и горизонтального увеличения размеров пучка вдоль развертки.

Формула изобретения устройство для формирования импульсных равномерных полей облучения электронами, содержащее источник электроноЫ. на базе линейного ускорителя, рассеивающую фольгу и отражающий электроны экран, имеющий вогнутую

780820

Составитель Л.Икоев

Редактор Т. шагова Техред А, Ач Еорректор С. Шекмчр

Заказ 6771/бб Тираж 889 . Подписное вниипи Государственного комитета сссР по делам изобретений и открытий

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

Филиал OIIH "Патент", г. Ужгород,: ум. Йроектиая, 4 поверхность вращения, выполненную таким образом, что угол между касательной к образующей этой поверхности и радиусом-вектором из точки пересечения оси экрана с плоскостью фольги к точке касания одинаков для всех точек поверхности, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышейия эффективности использования пучка электронов, отражающий экран разделен на две подвижные в направлении перпендикулярном движению пучка половины, образукщие боковые экраны, между которыми дополнительно введены а симметрично относительно продольной ,:оси системй два отражающих экрана, имеющих цилиндрическую поверхность, образующая которых конгруентна с образующей боковых экранов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шестак В.П. и др. Растровая развертка пучка электронов с энергией до 5 ИэВ, Сб. "Ускорители", Атомиздат. И., вып. ХЧ, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 369633, кл. О 21 К 5/04 ° (