Способ измерения энергии ускоренных электронов Советский патент 1985 года по МПК H05H7/00 

00 4 Сл СЛ О Изобретение относится к ускорительной технике,а конкретнее к способам измерения энергии ускоренных электронов, Известен способ измерения энергии ускоренных электронов, заключающийся в том, что регистрируют раздельно токи электронов из слоя поглотителя, прилегающего к поверхности, и из всего поглотителя и по отношению этих токов судят об энергии электронов в пучке и . Точность этого способа не зависит от нестабильности тока пучка электронов от ускорителя, однако мала ввиду сравнительно небольшой чувствительности к изменениям энергии, так как коэффициент пропускания толстого прилеганицего к поверхности слоя поглотителя слабо зависит от энергии электронов в пучке. Известен способ измерения энергии электронов в пучке от ускорителя, заключающийся в том, что регистрируют электроны в поглотителе тонкими детекторами на двух расстояниях от поверхности поглотителя и по отношению результатов регистрации судят об энергии электронов в пучке 2j, При расположении тонких детекторов на глубинах поглотителя, соответ ствующих восходящей и нисходящей частям дозного распределения для диа пазона энергий, в пределах которого проводятся измерения, изменения энер гии,электронов в пределах этого диапазона приводят к взаимопротивоположным изменениям результатов регист рации, что дает повышенную чувствительность к изменениям энергии по сравнению с предыдущим способом при отсутствии зависимости от изменений тока пучка электронов. Вместе с тем точность и этого способа недостаточно высокая. Цель изобретения - увеличение точности измерения энергии электронов. Это достигается тем, что в извест ном способе измерения энергии ускоренных электронов, включающем регист рацию электронов в поглотителе на различнык расстояниях от облучаемой поверхности поглотителя, одновременно регистрируют обратнорассеянные электроны, вышедшие из необлучаемой области поверхности поглотителя, и по результатам обеих регистрации определяют энергию ускоренных электронов . Для широкого пучка область поверхности поглотителя, из которой вообще выходят обратнорассеянные электроны, мало отличается от поверхности, на которую непосредственно падает пучок. Вместе с тем, это различие является сильно изменяющейся функцией энергин электронов. При регистрации обратнорассеянных электронов, вьш едших из поверхности поглотителя за пределами области, включающей область, на которую непосредственно падает пучок, относительное изменение соответствующего результата UD, является сильно возрастающей функцией энергии электронов в пучке, несмотря на уменьшение рассеи- вающей способности материала поглотителя с ростом энергии электронов в пучке, При использовании в качестве меры энергии величин типа (Uu Ur аиГи„р где и, и U,j величины сигналов, характеризующих количество электронов, регистрируемых в поглотителе соответственно вблизи облучаемой поверхности и вдали от нее, чувствительность q к изменениям энергии выше, чем для известного способа, мерой энергии электронов которого является U|./Uj , Кроме; того, значение а- не зависит от измейений тока пучка на поглотитель ввиду одинакового влияния их на все результаты регистрации. На фиг.1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2.- распределение обратнорассеянных электронов по поверхности поглотителя; на фиг.З - зави- симость относительного изменения потока обратнорассеянных электронов, Выпюдших из поверхности поглотителя за пределами Области, включающей область, на которую непосредственно подает широкий пучок электронов, от энергии электронов в пучке. . Устройство содержит циркониевый поглотитель 1, тонкие сцинтилляторы; 2 и 3, сцинтнля 91онные датчики 4 и 5, а для регистрации обратнорассеянных электронов, вышедших за пределами области диаметром 2Т, сцинтилляционный датчик 6 со сцинтиллятором 7 в сочетании с коллиматором 8, имекмцим канал для проводки пучка 9 диаметром 2гд и внешним диаметром торца 10 -2Т(,, находящегося в контакте с поверхностью поглотителя I. Толщина слоев в которых регистрируют электроны в поглотителе, при этом намного меньше пробега электронов с начальной энергией электронов в пучке Ер в материале поглотителя, причем первому слою соответствует восходящая часть распределения поглощенной дозы по глубине поглотителя, а второму - нисходящая часть.. Диаметр же пучка превосходит пробег электронов в материале поглотителя, т.е. пучок является широким. Распределение обратнорассеянных электронов по поверхности поглотителя для широкого пучка покаэано на фиг.2. Размеры эбласти поверхности поглотителя, из которой вообще выходят обратнорассеянные электроны, при падении на поглотитель широкого пучка определяются в оснйвном размером сечения широкого пучка, однако различие между сечением пучка и областью поверхности, из которой выходят обратнорассеянные электроны является функцией энергии электронов в пучке При этом за пределами области поверх ности диаметром 2То 2Го выходит только небольшая, но испытьюающая сильное относительное изменение част обратнорассеянных электронов, в то время как основная, но испытьшающая слабое относительное изменение в зависимости от энергии электронов в пучке часть, выходит в пределах области поверхности, на которую непосредственно падает широкий пучок. При увеличении энергии электронов в пучке от ЕО до Е различие между диаметром области, из которой вообще выходят обратнорассеянные электроны и диаметром области, на которую непосредственно падают электроны пучка увеличивается с одновременным перераспределением обратнорассеянных электронов в кольцевую область, являющуюся различием мевду ними. Это приводит к увеличению потока обратно рассеян.|1ых электронов иэ области поверхности поглотителя за пределам области диаметром 2Тд, Это явление сопровождается также уменьшением с ростом энергии электронов в пучке интегрального коэффициента обратно рассеяния (КОР) вещества поглотит ля, но гораздо более слабым по сра нению с относительным изменением, обусловленным вьш1еописанным явлением, определяющим в целом характер изме ния от энергии как близкий к квадр тичному. Изменение энергии электронов в пучке приводит также к перераспред лению поглощенной дозы в поглотите1 е, в результате которого происходит уменьшение регистрируемой поглощен ной энергии в приповерхностном пер вом слое поглотителя и увеличение во втором. Увеличение энергии электронов в пучке приводит к уменьшению сигнала U детектора 4;. к увеличению сигнала и„ детектора 5 и к увеличению си нала U... детектора 6. При этом вели и„/и, чина а- , например а .--;.-- изменяется в U|,,/U, раз сильнее, чем U|,/и, , которая является мерой энерг|1и электронов в известном способе. На фиг.З показано обусловливающе изменение сигнала U,|, расчетное отно-сительное.изменение потока обратнорассеянных электронов Р , вьш1едших вне пределов области диаметром 2Тр при увеличении энергии от 2,4 до 6 МэВ. Кривая а соответствует КОР Видно, что увеличение Um достигает «18, в то время как КОР уменьшаете при этом в 2 раза. В качестве мате риала поглотителя выгодно использовать материалы с низкой плотностью, но в то же время имеющие вьюокий атомный номер, для которых распределение поглощенной дозы имеет крутую восходящую часть и пробег электронов в которых достаточно большой, что важно для практической реализации способа, особенно для небольших энергий. Большая рассеивакмцая способность таких материалов обеспечивает также хорошее соотношение полезный сигнал/фон тормозного излучения для детектора обратнорассеянных электронов ,

,5 ГУ /йу

Фrdгd f-/(Oflf

V // fo fffeФ1/г.2

10

1I

г J J ю E./iyS

Фиг,3

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИЙ УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, включающий регистрацию электронов в поглотителе на различных расстояниях от облучаемой поверхности поглотителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, одновременно регистрируют обратнорассеянные электроны, вьшедшие из необлучаемой области поверхности поглотителя и по результатам обеих регистрации определяют энергию ускоренных электронов. (Л