Мишень для генерирования тормозного излучения Советский патент 1990 года по МПК H05H5/02 H05H6/00 

Изобретение относится к выходным устройствам ускорителей и может быть использовано для преобразования энергии пучка ускоренных элементар- ньпс частиц в энер гию пучка тормозного излучения с равномерным распреде- йением интенсивности по его сечению. . Целью изобретения является увеличение проникающей способности тормозного излучения в тканеэквивапентной среде для электронов энергией вьше 10 МэВ за счет ужесточения спектра тормозного Излучения.

На фиг. 1 изображена мишень для генерирования тормозного излучения, формирующая равномерные дозные поля; на фиг. .2 - показан график изменения интенсивности тормозного излучения в зависимости от толщны мишени..

В работе Ковалева В.П.Вторичные излучения ускорителей электронов показано,что число фотонов, образовавшихся в Мишени толщиной t в энергетическом интервале Е t dE, может быть выражено формулой

. .

dti Г ,„ de,, -dE ,

(1)

dE

где --- - эффективное сечение тормозного излучения индуцирующих частиц (электронов) энергией Е ;

N - число ядер в 1 см материала мишени f . 3i - коэффициент, учитьтающйй поглощение тормозного излучения в материале мишени. Верхний предел интегрирования взятt , вместо t, чтобы показать нулевой вклад от фотонов энергией Е, большей энергии электронов на глубине t

В предложенном техническом решении регулирующим параметром интенсивности тормозного.излучения по профилю пучка является толщина мишени. При этом предлагается использовать генерирующую ее часть, а не поглощающую. На графике зависимости интенсивности тормозного излучения от трлщи35 ны мишени видно, что с увеличением сечения мишени интенсивность растет до максимального .значения tj, а затем (из-за увеличения коэффициента d) падает. Отсюда следует, что если

40 задаться равномерным распределением интенсивности излучения по полю об- лучения, его можно получить изменением толщины мишени в сечениях, нормальных падающему пучку,причем трл30

Полная интенсивность пучка тормоз- 5 Щина сечений не должна превьш1ать t

на краях мишени,

кого Излучения определяется но выражению

want .

-sJEdE,

-1

dE

где

макс граничная энергия тормозного излучения.

Из уравнения (1) видно, что на выход фотонов тормозного излучения, а значит, и его интенсивность окаэы вают влияние, три параметра: оС, Nиt. Уменьшить коэффициент о1 от периферии к центру пучка можно введением

5

0

в пучок конусообразного поглотителя - выравнивающего фильтра или утолщением мишени сравнительно с толщиной соответствующей оптимальной (максимальной) интенсивности тормозного излучения. Уменьшить параметр N от краев мишени к центру можно, концентрируя в центре мишени материалы с нужным атомным номером.

Оба этих способа регулирования интенсивности тормозного излучения по профилю пучка иМеют .свои недостатки. В первом случае практически не уменьшаются габариты выходного устройства, а если и сокращаются размеры фильтровой части мишени, то только за счет использования материала с высоким атомным номером. В то же время такие фильтры, как известно, сзгще- . ственно искажают энергетический спектр по профилю пучка тормозного излучения. Во втором случае очень усложнено проектирование и изготовление составной мишени и не обеспечивается

оптимизация выхода тормозного излучения из мишени.

В предложенном техническом решении регулирующим параметром интенсивности тормозного.излучения по профилю пучка является толщина мишени. При этом предлагается использовать генерирующую ее часть, а не поглощающую. На графике зависимости интенсивности тормозного излучения от трлщи35 ны мишени видно, что с увеличением сечения мишени интенсивность растет до максимального .значения tj, а затем (из-за увеличения коэффициента d) падает. Отсюда следует, что если

40 задаться равномерным распределением интенсивности излучения по полю об- лучения, его можно получить изменением толщины мишени в сечениях, нормальных падающему пучку,причем трл5

0

5 Щина сечений не должна превьш1ать t

на краях мишени,

Выражение, описывающее зависимость убьгаания толщины мишени от пе«fQ рйферии к центру, может быть получено из анализа угловой зависимости интенсивности тормозного излучения и зависимости интенсивности тормозного излучения ОТ толщины мишени, ко55 торая имеет вид

КО)

1+(л®) |

1,73

(3).

3-1308168

де I(P), 1(0) - интенсивность тормозного излучения для угла регистрации и для центрального луча пучка соответственно;

Q - угол между центральным лучом пучка и направлением регистрации тормозного излучения} EJJ - энергия падающих

частиц, МэВ.

Полагая, что интенсивность торозного излучения с ростом толщины ишени до растет линейно, можно аписать

10

15

м н м с ю ли мо н ш

J t Аг

(4).

где г - радиус генерирукицей части

мишени, щ

d - коэффициент пропорциональности, менякяцийся от 1 до 2,5 в зависимости от энергии падающих частиц. Решение дифференциального уравнения (4) с учетом (3) дает выражение для определения толщины мишени

+ t on г (Т;б757 (Ё;) Г/

1П)

|7М

HO,57(Eor/r,,J

где - максимальный радиус.генерирующей части мишени, м.

Очевидно, что варьируя толщину мишени в различных ее сечениях, можно формировать не только равномерные поля, но и поля с заданш; распределением интенсивности по полю облу- чения..

Эспериментально установлено, что использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить проникающую способность тормозного излучения в тканеэквивалентной среде для электронов энергией вьш1е 10 МэВ.

Формула изобретения

1.Мищень для генерирования тормозного излучения, формирующая равномерные дозные поля, выполненная из материала переменной толщины с высоким атомным номером, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения проникающей способности тормозного излучения в тканеэквивалентной среде для электронов энергией выше 10 МэВ, мишень выполнена с толшиной, уменьшающейся от периферии к центру..

2.Мишень по п. 1, отличающая с я тем, что толщина мишени определяется вьфажением

1

t-tonr-«-c tonT( + 5757 (EpF

1 + 0,57(,

/иаксгде t|, толщина мишени на краях,

соответствующая максимальному выходу тормозного излучения для данного материала, м;

граничная энергия тормозного излучения, МэВ радиус генерирующей части мишени, М-,

максимальный радиус генерирующей части мишени, щ коэффициент пропорциональности, меняющийся от 1 до 2,5 в зависимости от энергии падающих частиц.

Е,

«яке ei

Изобретение относится к выходным устройствам накопителей и может; быть использовано для преобразования энергии пучка ускоренных элементарных частиц в энергию пучкз тормозного из/чения.Цель изобретения - увеличение проникающей способности тормозного излучения втканеэквивалентной среде для электронов энергией выше 10 МэВ. Для достижения цели толщина мишени, ; выполненной из материала с высоким ; атомным номером, уменьшается от периферии к центру в соответствии с выражением, приведенным в описании. Варьируя толщину мишени в различных ее сечениях, можно формировать не только равномерные поля, но и поля . с заданным распределени€ м интенсивности по полю облучения. 1 ил. % (Л 00 о 00 fe PD.

Й7/77

(Р./

5Лг/см1 t

О)иг. I

Опт.