ВЫПУСКНОЕ ОКНО УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Советский патент 1994 года по МПК H05H5/02 H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании ускорителей заряженных частиц, преимущественно дающих высокоинтенсивные пучки большого сечения.

Целью изобретения является повышение коэффициента прозрачности выпускного окна ускорителя заряженных частиц.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - геометрические соотношения для расчета параметров решетки; на фиг. 3 приведены результаты расчета коэффициента обратного рассеяния для материалов с различными атомными номерами.

На фиг. 1 пучок частиц 1 направлен навстречу ребру решетки с углом α при вершине, 2 - фольга, 3 - стержни.

Работает устройство следующим образом.

Частицы 1, например электроны, падают на решетку и фольгу, рассеиваются на стержнях решетки, при этом некоторая часть частиц отражается от стержня и выходит в атмосферу. Вероятность такого рассеяния зависит от величины угла α при ребре, направленном к пучку.

Обычно часть электронного пучка, равная Δ/b +Δ , где b - расстояние между стержнями, Δ - ширина их грани, задерживалась стержнями. Если η - доля электронов, отражаемая ребром; μ - коэффициент пропускания фольги, то интенсивность выведенного пучка возрастает на величину
θ=μηΔ/b+Δ,.

Положительный эффект достигается при любых α ≅ 90^о.

Из геометрии конструкции (фиг. 2) видно, что при α = 90^о максимум отраженных частиц направлен параллельно фольге, т. е. число выходящих частиц не увеличивается. При уменьшении α некоторая часть отраженных электронов достигает фольги, но особенно быстро выход начинает возрастать с таких углов, при которых отраженные частицы идут по направлению ОВ, ОС и т. д. Из простейших геометрических соотношений видно, что угол, с которого отражение идет по направлению ОВ, может быть определен из выражения tg² tg²()= . .

Уменьшать угол α меньше 8-10^о не только трудно конструкционно, но и не имеет смысла. Дело в том, что, как показано при исследовании отражения электронов с малыми углами падения, по достижении указанных углов наступает практически полное отражение, которое не увеличивается с уменьшением угла падения.

Дополнительные падающие на фольгу частицы можно распределить по ней более равномерно для достижения более равномерной радиационной нагрузки. Это условие выполняется в том случае, если отраженные частицы идут по направлению ОС (фиг. 2), так что расстояние О₁С ≈1/4 b, причем соответствующий угол определяется из выражения
tg²_..

Пример конкретных данных приведен на фиг. 3. Здесь показаны результаты расчета коэффициента обратного рассеяния в зависимости от атомного номера Z материала опорных стержней, построенные для электродов с энергией 400 кэВ. Кривая а приведена для α= 40^о, кривая б- для α = 80^о. Видно, что использование материалов с большим атомным номером повышает коэффициент обратного рассеяния электронов стержнями решетки, что позволяет еще больше повысить пропускание.

Изобретение относится к области ускорительной технике. Цель изобретения - повышение коэффициента прозрачности выпускного окна ускорителя заряженных частиц, содержащего решетку, металлическую фольгу (МФ) 2 и стержни 3. Для достижения цели стержни 3 имеют форму трехгранных призм с углом α при ребре, направленном к пучку, равном или меньшем 2arctg(2k-1/2k+1)^1/2 , где k=b/Δ - отношение расстояния b между стержнями к ширине D их грани, соприкасающейся с МФ 2, и лежащем в пределе 8 - 10°. Изобретение может быть использовано при создании ускорителей заряженных частиц, преимущественно дающих высокоинтенсивные пучки большого сечения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ВЫПУСКНОЕ ОКНО УСКОРИТЕЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, содержащее металлическую фольгу, установленную на держателе, выполненном в виде решетки с расположенными поперек окна опорными элементами в виде стержней, отличающееся тем, что, с целью увеличения коэффициента прозрачности выпускного окна, стержни выполнены в виде трехгранных призм, у которых величина угла α при ребре, обращенном навстречу направлению движения пучка частиц, удовлетворяет выражению
α ≅ 2arctg (2K - 1 / 2K + 1)^1/2 ,
где K = b / Δ - отношение расстояния между стержнями b (м) к ширине их грани Δ (м) , соприкасающейся с фольгой. 2. Окно по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности радиационной нагрузки на металлическую фольгу, стержни выполнены в виде призм, поперечное сечение которых представляет собой равнобедренный треугольник, вершина которого направлена к пучку и угол при этой вершине определяется из соотношения
α = 2arctg (K - 2 / K + 2)^1/2 . 3. Окно по п.1, отличающееся тем, что угол при ребре призмы, обращенном навстречу направлению движения пучка частиц, лежит в диапазоне 8 - 10^o.