Измеритель распределения интенсивности источников ионизирующего излучения в канале пучка линейного ускорителя ионов Советский патент 1990 года по МПК G01T1/20 

Изобретение относится к областям ускорительной техники и дозиметрии ионизирующих излучений, в частности к линейным ускорителям ионов,,

Изобрете1ше может быть испЬльзовано для 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 ионамио

. Известна система измерения распределения потерь пучка в линейном уско4 СЛ

ригеле протонов с энергией 800 МэВ

и средним током 1 мА Лос-Аламосского комплекса физики средних энергий, qoдержащая неподвижные сцинтилляционные детектор ионизиругощего излучения, установленные вдоль ускорителя против фокусируюдих дублетов квадрупольных линз: один детектор на один период фокусировки. Расстояние между детекторами 4-8 м. Система измеряетионизирующее излучение в отдельных точках ускорителя и позволяет опре- делить в этих точках потери пучка с погрешностью, зависящей от расстояния детектор - ось ускорителя Недостатком системы измерения потерь пучка ускорителя в Лос-Аламосе является большое количество используемых детекторов ионизирующего излу чения; распределение потерь пучка (повторяющее с точностью до постоян ной распределение источников иогшзирующего излучения в канапе ускорителя) измеряется лшпь дискретно в от точках ускорителя о Наиболее близким по своей технической сущности является измеритель распределения интенсивности источников ионизирующего излучения в канале пучка ускорителя ионов, содержащий сцинтиллятор с отражателем све та, польш зеркальный световод, фотоэлектронный умножитель и механизм пе ремещения сцинтиллятора. Измеритель состоит из детектора ионизирующего излучения и передвижного устройства Детектор содержит сцинтиллятор, преобразующий поток ионизирующего излучения в световой сигнал, фотоэлектронный умножитель,преобразуюпщй световой сигнал сцинтиллятора в электри ческий сигнал, зеркальный световод, по которому передается световой сигнал от сцинтиллятора к ФЭУ, отражатель света, отражающий свет от сцинтиллятора в сторону ФЭУо Механизм пе ремещения сцинтиллятора состоит из каретки, на которой установлен детектор и которая перемещается по на- правлякядим, и Электродвигателя, сооб щающего движение каретке,, Питание электродвигателя, ФЭУ, передача изме рительного сигнала осуществляется по длинному кабелюо 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, катящимся вслед за кареткой с детектором по направляющим вдоль канала про хождения пучкао Однако, вьппоописанному измерителю распределения .тенсивности источников ионизирующего излучения присущи следующие недостаткио Невозможно обеспечить перемеще1ше сцинтиллятора в непосредственной бли зости от конструкции собственно уско рителя из-за занятости пространства вокруг собственно ускорителя оборудо ванием других систем и коммуникацион ными элементами, а потому невозможно точное измерение распределения интен сивности 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 ва 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 фиго и 2 приведена схема передвижного измерителя распределения интенсивности ионизируюгдего излучения в канале пучка ускорителя ионов о 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, фотоэлектрон51ного умножителя 5, установленного на концах световода и служащего для пре образования световых сигналов в элек трические, каретки 6, на которой зак реплен сцинтиллятор с отражателем, размещенным внутри световода и которая служит для передвижения на колесиках 7 по направляющим 8, электродвигателя 9, который служит для пере мещения каретки со сцинтилляторами с помощью нити 10о Сцинтиллятор закреплен на каретке через шток I1, которьй проходит через узкую щель 12 в световоде ,Цля экранировки от внеш них источников света на всей длинй световода установлен кожух 13 Возможна также установка двух сцинтилляторов с отражателями светво Световые сигналы от них направлены в противоположные стороны в концы световодов, где установлены два фотоэлектронных фотоумножителя, сигналы с ко торых складываются Предельная длина предлагаемого устройства определяется потерями све та в световодео Устройство работает следующим образ ом о Польй зеркальный световод I, диаметр которого может быть см а длина л/ 10-30 м, располагают неподвижно на участке ускорителя, где необходимо провести измерение распределения потерь пучка, вплотную к резонаторам ускорителя,, При зтом расстояние между осями ускорителя и зеркального световода составит V20-100 см (в зависимости от конструкции резонаторов ускори- . теля)о На практике всегда есть небольшой просвет в поперечной плоскости ускорителя, позволяющий разместить трубу диаметром 12 см вплотную к ускорителюо 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 исцускание све та сцинтилляторомо Свет с помощью от ражателей в виде квазипараллельного пучка будет направлен в противополож ные концы световода, где попадет на фотокатоды стоящих там фотоэлектронных умножителей 5, которые преобра76зуют 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), опредапяется расстоянием а от сцинтиллятора до оси ускорителя о На этом расстоянии распределение иЯтенсивности I ионизирующего излучения при точечном источнике излучения на продольной координате Z - Z будет иметь вид: т - - ° , ()2 где Ig - интенсивность при Z Zoa Точность U Z измерения распределегшя 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 котором I - 1до Z - Z а UZ 2а Для второй части ускорителя мезонной фабрики аи: 20-25 см, ZCt40-50 см Таким образом, в связи с тем, что UZ для предлагаемого устройства значительно меньше значения Д Z 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 величинами среднего токао В качестве базового объекта использован измеритель распределения интенсивности источников ионизирующего излучения, действую ций на выходе протонного синхротрона

Преимущество изобретения перед базовым объектом состоит в том, что оно имеет значительно меньшие размеры в поперечном сече1ши и может быть расположено вблизи канала прохождения пучка и из-за уменьшенного таким

образом расстояния от сцинтшшятора до оси ускорителя точность измере1шя распределения источников ионизирукяцего излуче1шя выше,, Кроме того, в предложенном изобретении отсутствует мертвая зона-измерения

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

77777.

В и И

V

2

Фиг./

Фиг. 2

7777Л