Источник электромагнитного излучения Советский патент 1982 года по МПК G21K1/06 

Р1зобретение относится к получению потоков электромагиитиого излучения и может быть использовано при создаипп источников ионизирующего излучения, ирименяемых в радиационной технологии н диагностике материалов и изделий.

В экспериментальной н технической физике широкое распространение получили источники ионизирующего электромагнитного излучения. Известен источник электромагнитного излучения в ультрафиолетовом диаиазоне, включающий источник заряженных частиц н кристаллический сцинтнллятор, например крнсталлы Nal (Cs). Возбужденный прп облучеппн заряженными частицами сцпнтиллятор испускает излучение 1. Однако такие источники не позволяют нолучпть излучение жесткого ульт)афнолетового и реитгеновского диапазоиа, а также не позволяют регулировать частоту излучеиня бел замены используемого кристалла.

Известен способ получения рентгеновского излучения в линейных )скорителях, согласно которому ускоренный ПУЧОК электронов направляют на мищегпз, установленную на выходе ускорителя. Способ получения рентгеновского излучения заключается в , что пучсок электронов нанравляют на монокрпсталлнческий анод,

ориентироваппый одним из главных кристаллографических наиравлений параллельно пучку электронов 2. Указанный способ позволяет получить пзлученне только в рентгеновском диапазоне длин волн, т. е. диапазон частот излучения ограничен. Кроме того, указанные способы не позволяют создать источник квазимонохроматического электромагиитного излучения.

10 Наиболее близким техническнм рещением к изобретению является устройство для реализации способа получения электромагнитного излучения. Это устройство содержит источннк релятивистских заряженных

15 частиц, изогнутый мопокристалл, закрепленный па держателе с окнами для пропускания пучка заряжепных частиц п электромагнитного излучения, входной и выходной коллнматоры. Коллиматор, отбира20 ющпй электромагнитное излучение, установлен в нанравленни, касательном к изогнуты.м кристаллографическим плоскостям в точке пересечепня нх с выходной поверхностью кристалла. В таком устройстве монокристаллическая мишень работает в варианте с равномерным нзгнбом атомных плоскостей 3.

Однако устройство обладает рядом недостатков. При установленнп постоянного

ЗОраДчуСТ изгиба R кристаллической мишени получается электромагнитное излучение максимум которого и спектде приходится иа частоту oj(. 3/2/б/7 /у, где v -скорость заряжениой частицы; -у (1 - Р) . Частоту электромагнитного излучения тогда регулируют иутем )стого механического изменения радиуса изгиба кристалла либо замеиой кристаллическ1гх мишеней. Для этог(з в пе)вом случае необходимо использовать достаточно сложное прецизионное устройство для дпстаииноиного изменения радиуса нзгнба кристалла, установленного и вакуумио камере в пучке ускоренных заряженных частиц. Кроме того, с процессе многократного изгиба кристаллической H.iacTiiHbi зиачительио ухудшаются ее механические свойства и иарушается кристаллическая структура, что приведет к ухудшению рабочнх нараметрон пучков получаемого электромагнитного i:sлучепия. При изменеинн радиуса изгиба мишени при замене кристаллических мишеней необходимо каждый раз заново ориентировать кристаллическую мкшеиь таким образом, чтобы иучок заряженных частиц входил по касательной к изогнутым кристаллическим нлоскостям в точке выхода их иа облучаемую (входную) иоверхность. Целью изобретеиия является уирои1,ение регулирования частоты излучения. Поставлениая цель достшается тем, что в источнике электромагнитного излучения, включающем нсточннк релятивистских заряй енных частиц, изогиутый монокристалл, закрепленный иа держателе с окнами для цронускапия нучка заряжениых частиц и электромагиитного излучения, монокристалл изогнут с иеременным (неиостояпным) радиусом кривизны, а выходной коллиматор выполнен по.;1,внжным с возможностью его перемещения в диапазоне углов, предельно ограниченном касательными к изогнутым кристаллографическим илоскостям в точках их нерессчения с входной и выходной поверхностями .монокристалла. Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следуюш,ем. Движение релятивистской частииы с энергией Е по искрпвлеииым траекториям вызывает электромагнитное излучеиие, частота которого определяется радиусом илгцба траектории . Для кристалла с постояиным радиусом нзгнба двнжение частиц происходит по равномерно искривленным траекториям и максимум спектрального распределення излучения приходится на о)..„кс 2-C-EVl-R(nVrC) Сели монокристалл изогиуть нсравиомерно, то заряженные частицы будут каиалировать но траекториям переменного радиуса н спек г ральпое распределепие излучения расиш рится, так как с каждого участка траектории, определяемого своил радиусом R, будет исходить излучение со своим набором частот в )гаправлении, касательиом к данному отрезку траектории. С номслцью выходного коллиматора UJЖHO отбирать квазнмонохроматнческое из,:1учение в различ||1 1Х частотных диапазонах, еслн устаи.авлнвать коллиматор под оиределепн1;1м м-ло.1 к наиравле 1ию падения пучка частиц па моиокрпста.п. На чертеже показан принцип рабогы 1стс;чи1Пха электромагиптн го нз,ч у чей и я п)и отклоиеиии пучка ларяжеи111 1Х частиц неравномерно изогиуты.м кристаллом на отрезке Хйпа угол 9. Здесь 2 А9 - угол раскрытия выходного коллиматора. Касате. ОХ п О.Х, ограппчпвают диапазон иеремеп1еппя выходного коллпматора и ироведепы к изогнутым кристаллографическим плоскостям в точках их пересечеПИЯ с входной и выходиой иоверхноетью 1чр||сталла. Кристаллическую иластипу кремния с малым числом дислокаций ., 10 см пзгьбают с переменным радпусом таким об|)азом, что главные кристаллографические плоскости изгибаются ио парабо.шчсскому закоиу У С| / Х , где d 1/16 см . На изогнутый кристалл длиной / 4 см направляют нучок позитронов с энергней Е 100 ГэВ и угловой расходимостью Ai|- 10 рад. Нри таком изгибе минимальный радиус с(К-тавляет Rui,ii 8 н максима.пьный раднус равен (1+4-СТ Х-уакс)- /2 С,. СоОТнетствеиио, дианазои частот геиерируемого излучения составляет AD (2-3). Для )егулироваиия отбора излучения в этом диапазоие угол установки коллимато)а нзмепяют в диапазоие от О до 37° отио сительио направления падающего пучка частиц. В общем случае прп угле установки коллиматора (-) arctc получают квазимонохроматичеекое излученл е с заданной частотой ю. Угол раствора о,- ли 1атора равен 2-Af) Использование иредлагаемого устройтва для нолучеиия псточннка понизируoniero э.1е1 тромагн11тно1о нз.чучеиия по равиепию с прототипо.м обесиечпт следущие преимущества: возможиость упрощеия )егул11р()ваиия частоты излучения в HiipoKOM сиектральиом диаиазоие без заены кристаллических мтиеией п изгиба в роцессе pa6o7)i; возможность уирощенпя отбора кваз и монохром aTimecKoro излучеия в более шнроком диапазоне частот из чения. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е и и я Источник электромагнитного излучения, включаюш,ий источник релятивистских заряжеииых частиц, изогнутый монокристалл, закреиленный на держателе с окнами для иропускания иучка заряженных частиц и электромагнитного излучения, входной и выходной коллиматоры, отлнчающийся тем, что, с целью унрощения регулирования частоты излучения, монокристалл изогнут с иеремеиным радиусом кривизиы, а выходной коллиматор B Jгфлнен подвижным с возможностью его перемещения в днапазоне углов, ограннчен85ном касательными к изогнутым кристаллографическим плоскостям в точках их иересечення с входной и выходной поверхностями кристалла. Псточннкн информации, иринятые во внимание ири эксиертизе . Патент США .N9 3260846, кл. 250-77, опублик. 1966, 2. Патент США Л 3160779, кл. 313-330, онублнк. 1964. З. Заявка Л 2759085, кл. G 21 К 1/06, 1979 (прототип).

/л..