Тракт формирования электронного пучка ускорителя Советский патент 1983 года по МПК H05H15/00 

to сд

(ВЛ

W

xi g

Изобретение относится к формированию пучков иониэи эующйх излучений, в частности к устройствам формирования электронных пучков ускбрителей, например, для целей электронной дефектоскопии.

Известен тракт формирования пучка электронов ускорителя, содержащий ускорительную камеру вакуумноплотно соединенную с вакуумным электронопроводом, поглотители-коллимдторы из материала с Низким а томным номером в вакуумном объеме электронопровода, а также в ряде случаев магнитные линзы Ij .

Такой тракт требует применения постоянной-вакуумной откачки общего вакуумного объема электронопровода и ускорительной камеры высоковакуумными насосами большой производительностй,а следовательно,имеющими большие размеры и вес,из-за значительного газовыделения из элементов электронопровода и особенно из коллиматоров-поглотителей в вакуУмном объеме электронопровода,если они изготовлены из графита. Это ограничивает применение графитовых поглотителей - колутиматоров, хотя поглощение в графите быстрых электронов сопровождается гораздо меньшим выкодом тормозного излучения, чем при поглощении, например, в алюминии. Кроме того, поглощение, в графите не сопровождается накоплением объемного электрического заряда,что- характерно для большинства органических материалов, которые гГодвержены также радиолизу с выделением газообразных продуктов под действием ионизирующих излучений. Использование же бериллия в качестве материала для поглотителей - коллиматоров малопригодно из-за токсичности и дороговизны бериллия.

Известен также тракт формирования электронного пучка 6eTaiTpoHa, содержащий ускорительную камеру с титаносорбционным насосом, электронопровод с графитовыми поглотителями в вакуумном однократно откачанном объеме и магнитные линзы 2 .

в таком тракте применение графитовых поглотителей - коллиматоров с целью уменьшения потока сопутствующего тормозного излучения не вызывае затруднений, поскольку газовыделение из графита лишь незначительно изменяет давление остаточного газа в электронопроводе, -которое поддерживается, на уровне 1 торр длительное время (месяцы) без откачки,, а остаточный газ при таком давлении практически не влияет на прохождение через, электронопровод электронов с энергией более 2 МэВ по сравнению с более низким давлением. Такой тракт формирования пучка электронов ввиду

использования малогабаритного титаносорбционного насоса ускорительной камеры и отсутствия постоянн :||й откачки электронопровода обладает малым весом и габаритами, высокой степенью готовности для приведения в рабочее состояние ускорительной установки в целом.

Однако автономны.й электронопровод и ускорительная камера такого тракта содержат соответственно входную и выходную мембраны, толщина которых не может быть выбрана меньше определенной (.обычно 0,1 мм алюминия) из-за воздействия на нее атмосферного давления. Наличием мембран такой толщины и воздушного промежутка между ними приводит к рассеянию электронов на входе электронопровода. Это снижает плотность потока электронов на выходе тракта и увеличивает плотность потока сопутствующего тормозного излучения, так как из-за ухудшения фокусировки магнитными линзами, качесвво которой зависит от пространственных и энергетических характеристик электронного пучка на входе электронопровода, ухудшается соотношение потоков электронов через апертуру выходного коллиматора - поглотителя и на коллиматоре - поглотителе. При этом применение графитовых поглотителей - коллима.торов не обеспечивает высокого соотношения плотностей пото ов электронного и сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта особенно при малых апертурах зыходного коллиматора - поглотителя, ITO ограничивает, .например, чувствительность электронной дефектоскопии материалов и изделий, не позволяет получить высокую локальность дозного поля в облучаемом объекте в радиологии и радиационной технологии.

Целью изобретения является увеличение плотности потока электронов по отношению к плотности потока электронов по отношению к плотности потока сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта.

Цель достигается тем, что вакуумные объемы электронопровода и ускорительной камеры в вих вакуумноплотном соединении разделены мембраной и соединейы дополнительной вакуумной линией с вентилем..

Малая разность давлений остаточного газа в электронопроводе и ускорительной камере по сравнению с разностью давлений остаточного газа в вакуумном объеме электронопровода или ускорительной кам.еры и .атмосферным давлением позволяет использовать мембрану, толщина которой намного меньше 0,1 мм для алюминиевой мембраны. Это приводит к меньшему возмущению электронного пучка на входе электронопровода и, следовательно. к лучшей фокусировке электронного пучкамагнитньами линзами, что приводит к улучшению соотношения плотностей потоков электронного и сопутствующего тормозного излучения на вы ходе тракта формирования.Дополнитель ная вакуумная линия с вакуумньом вентилем необходима для поддержания малой разности давлений в разделяемых мембраной объемах в процессе откачки после сборки или в.процессе запол нения тракта газом до атмосферного давления. На чертеже изображена схема тракт формирования электронного пучка. Тракт формирования электронного . пучка ускорителя содержит металличес кий, электронопровод 1, графитовые по глотители 2, через сильфон 3 вакуумноплотно соединенные с высоковакуумной ускорительной камерой 4. Вакуумные объемы ускорительной камеры и элекТронопровода разделены мембраной 5 из алюминиевой фольги толщиной 10 мкм и соединены дополнительной ;вакуумной линией 6 с вакуумным вентилем 7. Высокий вакуум в ускоритель ной камере поддерживается титаносорб ционным насосом 8. Заполнение тракта воздухрм до атмосферного давления и предварительная откачка после сбор ки производятся через регулируемый вакуумный вентиль 9, Электроны фокусируются магнитными линзами 10. После сборки тракта вентиль 7 открыт и вакуумные объемы электронопровода и ускорительной камеры совместно откачиваются форвакуумным механическим насосом системы предварительной откачки через регулируемый вентиль 9 при его постепенном откры|Вании. Затем вентиль 7 закрывается ;И производится откачка только ускори тельной камеры до высокого вакуума системой п |едварительной откачки, запускается титаносорбционный насос, включается ускоритель и ускорительмая камера тренируется в рабочем режиме ускорителя. После тренировки вентиль 9 закрывается и система предварительной откачки отсоединяется. В дальнейшем в рабочем режиме включается титаносорбционный насос. При заполнении тракта воздухом . вентиль 7 открывается и производится заполнение при малом открытии вентиля 9. Электронопровод тракта может быть снабжен дополнительным вакуумным вентилем 11, через который может быть проведена вакуумная тренировка объема электронопровода в рабочем режиме ускорителя форвакуумным насосом с целью понижения давления остаточного газа в электронопроводе. Описанный тракт формирования с электронного пучка даёт возможность получить электронные пучки малых поперечных сечений с наибольшим отношением плотности потока электронного излучения к плотности потока сопутствующего тормозного излучения и обладает малыми габаритами и весом, а также высокой готовностью для приведения в рабочее состояние. Запуск и испытание предлагаемого тракта формирования электронного пучка в составе бетатронного источника электронов с энергией 6 МэВ показали, что данный тракт позволяет увеличить плотность потока электронного пучка на,выходе тракта более чем в 5 раз при практически неизменной плотности потока сопутствующего тормозного излучения по сравнению с трактом формирования, содержащим автономный электронопровод, что подтверждается актом сравнительных испытаний трактов. Это позволяет улучшить чувствительность и разрешение метода дефектоскопии материалов и изделий быстрыми электнонами, а в случае облучения объектов в радиологии и радиационной технологии улучшить локальность поглощенной дозы, а также уменьшить время облу.чения.

ТРАКТ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА УСКОРИТЕЛЯ, содержащий ускорительную камеру с малогабаритным титаносорбционным насосом,элект- ронопровод с графитовыми поглотителями в вакуумном однократно откачанном объеме, магнитные линзы, отли.ч ающи и с я тем, что, с целью увеличения плотности потока электронов по отношению к плотности потока сопутствующего тормозного излучения на выходе тракта, вакуумные объемы электронопровода и уско- рии?ельной камеры в их вакуумноплот- ном соединении разделены мембраной и соединены дополнительной вакуум- , ной линией с вентилем.«5