Способ определения пространственного распределения плотности энерговыделений в мишенях Советский патент 1988 года по МПК G01T1/29 H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть применено для определения параметров импульсных пучков заряженных частиц.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений,

Сзпцность изобретения заключается в следующем,

Так как время образования заряда на фольге это время облучения мишени, не превьшающее 5 мкс, а время образования расплавленного отверстия свьше 10 МКС, то образукнцийся на фольгах заряд пропорционален полно- му числу частиц, прошедших через фольгу. Процесс образования отверстий в фольге существенного влияния иа величину заряда фольги не оказывает, За время между первым и повторным облучениями (8,80) заряд фольги полностью стекает на землю через входные цепи измерительного прибора. При повторном облучении часть частиц проходит через проплавленное в фольге отверстие, не участвуя в образовании на фольге заряда, а соотношение зарядов зависит от размеров отверстия, что и позволяет определить плотность энерговыделения пучка

Целью изобретения является расширение диапазона измерений.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

На схеме показаны пучок 1 первич

ных частиц, фольги 2, изоляторы 3, мишень 4, сегменты 5 мишени, измерительный прибор 6 и устройство 7 вво да-вьгоода.

Способ осуществляют следующим образом.

Устройство ввода-вывода 7 вводит секционированную мишень 4 с электрически изолированными фольгами 2 на два облучения в пучок 1 со стабильными параметрами, а затем вьгоо- дит ее из пучка 1. При помощи преобразователя типа заряд - код измерительного прибора 6 измеряют электрические заряды, образующиеся на фольгах 2 при первом и при втором сбросах. Плотность энерговыделений в максимуме радиального распределения превьппает удельную теплоту плавления материала фольг 2, это приводит к образованию расплавленных зон, размеры которых соответствуют ширине радиального распределения на уровне теплоты

плавления. При практически адиабатическом нагреве возникают напряжения, приводящие к удалению с оси пучка 1 расплавленного вещества и образованию в фольге .2 отверстия, При вто ром сбросе часть пучка 1, проходящая через отверстия, заряда на фольге 2 не образует, и это фиксируется измерителы-гым прибором 6.

П р и м е р. Измерения проводят для пучка протонов энергией 70 ГэВ, интенсивностью- З -Ю протонов/сброс, поперечными размерами 3-4 мм, времег нем сброса 5-Iff с и мишеней из любого материала с фольгами из свинца.

При аппроксимации радиального распределения плотности энерговыделений Гауссом его амплитуду q,) и щирину GCZ) для фольги, расположенной на продольной координате Z, определяют как

. cz ма.с TTzT

Inft S

(1)

()

tH

,(Z)

-)

(2)

где q

Q,(Z) Q(Z)

-удельная теплота плавления материала фольги|

-заряд на фольге от первого сброса

-заряд на фольге от второго сброса.

По на.бору радиальных распределений для различных Z восстанавливается и.продольное распределение плотности энерговыделений. Энерговьще- ление в фольгах преобразуют в энерговыделения для мишени из произвольного материала:

К

q(r)K.qp,(r,Z)

рм- Z,, АГ Ppb Z

PЬ pb

(3)

(4)

где К - нормировочный коэффициентj q(r,Z) - трехмерное распределение

энерговьщелений; rjZ - координаты р - плотность; Z - заряд ядра; А - атомный номер; М - для мишени; РЪ - для свинца.

В более общем случае, когда форма радиального распределения неизвестна, проводится серия измерений для различной интенсивности первичного пучка частиц и функция распре- целения табулируется. Для повышения точности определения энергопотерь 1шшень разбирают и измеряют диаметры образовавшихся отверстий, из чего и определяют распределение энергопотерь .;

Таким образом, изобретение дает возможность расширить область измерения распределения плотности энерговыделений в мишенях по интенсивности свьш1е 5-10 частиц, по энергиям свьш1е 70 ГэВ и для размеров пучка менее 1 мм, так как энерговьщеле- ния определяются по непосредственному воздействию (плавлению) пучка на фольги, что имеет место в широком диапазоне энергии.

94186

Формула изобретения

Способ определения пространственного распределения плотности энерговыделений в мишенях, включающий расположение датчиков между сегментами в секционированных мишенях и последующее облучение их пучком заряженных частиц, отличающий10 с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, между сегментами секционированной мишени помещают датчики, выполненные из фольг с удельной теплотой плавления, меньшей мак-г

15 симальных ионизационных энергопотерь в веществе фольги, мишень подвергают двухкратно гу облучению пучком частиц, измеряют заряды при первом и втором облучении и по соотношению

20 измеренных зарядов определяют пространственное распределение плотности энерговьщеления.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может применяться для определанпч параметров импульсных пучков заряженных частиц. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что между сегментами секционированной мишени помещают датчики, выполненные из фольги с удельной теплотой плавлешм несколько меньшей, чем максимальные ионизационные энергопотери в веществе фольги, мишень подвергается двукратному облучению пучком частиц,.измеряют заряды после первого облучения и после второго облучения, По соотношению зарядов определяют распределение плотности энерговьщелений в веществе мишеней.Способ позволяет ) определять параме.тры пучков с ин- тенсивностями свьшхе 5-10 частиц, по энергиям свыше 70 ГэВ, в том числе и для пучка, размер которого менее 1 мм. 1 ил. (Л со со 00 О)