Источник электромагнитного излучения Советский патент 1982 года по МПК H05H7/00 

Изобретете относится к обпасти те ничесясой физики, к раздепу источшосов ионвзирующего излучения, схэзоаваемых на базе ускорителей заряженных частиц, и может найти применение в радиационной физике, материаловедении, радиационной химии и биологии, для диагностики качес ва материалов и объектов. Известен источник электромагнитного излучения, выполненный в виде ондулятор в котором длины всех магнитных секций, расположенюях последовательно друг за другом на пути йучка заряжен№1х частиц не равны между собой. Такая конструкция приводит к некоторому расш 1рению спектра частот генерируемого излучения, так как позволяет генерировать не монохроматическое излучение, а ондуляторное излучение сплошного спектра. Однако, диапазон получаемых частот лежит в мяг кой области и не позволяет получить жесткое j-излучение. Наиболее близким техническим решением является источник электромагнитног излучения, включающий источник релятивистских заряженных частиц и расположенные на пути пучка частиц две монокристаллические пластины, параллельные друг другу. Пластины расположены вдоль направления распространения пучка и ориентированы по отношению к пучку так, что угол f между падающим пучком и пс верхностью пластины мадьше критического угтш каналирования. Траектория части пучка представляет собой кусочно-непреpjiBHyK) линию с периодом /-/ 2 / Ч, вслед ствие отражения от кристаллических плас тин. При подходе чабтицы к атомной плоскости имеет место поверхностное каналнрование при отражении частиц от по верхности и релятивистская частица (например, позитрон) буден вследствие эффе та Допплера.излучать кванты с длиной волны , , где Лоренц-фактор у частицы. При Б -/ 0,1-1 ГэВ период может составить О,1 см, а излучение лежит в рентгеновском диапазоне. При увепичении энергии спектр ужесточается, сдвигаясь в j--диапазон. Такая система представляет собой некий электрический ондулятор на кристалле. Такое устройство обладает рядом недостатков. Во-первых, необходимо обеспечить хорошее состояние поверхности, так как устранимая микронеоднородность поверхности приводит к нарушению закона поверхностного отражения и потере ин тёнсивности рассеиваемого пучка, а следовательно, к снижению КПД источника и излучения. Во-вто илх, необходимо использовать пучки заряженных частот с минимальными поперечными размерами, так как при поверхностном канатгаровании реализуется условие скользящего рассеяния. Так при поперечном размере пучка d- для позитронов с анергией Е « Ю МэВ размер зоны рассеяния составит величину L sfd/fcfl м, что делает данное устройство малореальным даже для рентгеновской области излучения. В-третьих получение излучения в -у-диапазоне требует решения еще более сложных технических задач , поскольку в этом случае необходимо использовать пучки частиц с энергией 0,1-1 ГэВ. Тогда зона рассеяния пучка позитронов с dcrlO cM на поверхности кристалла будет составлять до нескольких метров, а изготовить совершенные кристаллы такого размера практически невозможно. Цель изобретения - расширение диапазона излучаемых частот и повышение КПД источника. Цель достигается тем, что в известном источнике электромагнитного излуч&ния пластинь расположены друг от друга на равном расстоянии Ц, удовлетворяющем выражению U 2,4 .lOr.uj-Е, а ToniUHHa t каждой пластины удовлетво-ряет выражению 1,5) i (0,5 где Е - энергия релятивистских частиц, си - частота излучения, Гц;; п - целое число; L, - расстояние между пластинами, На чертеже, схематично изображен предлагаемый источник. Пучок i релятивистских заряженных частиц направлен перпендикулярно к набо ру кристаллических пластин 2 под малым углом к кристаллографическим плоскоотям. Пластины установлены параллельно друг другу на равном расстоянии U Малый угол разориентации к|)исталлографических плоскостей (например (110)) относительно гадакшего пучка определяется условием V(z«VdE) где Z - заряд ядер кристаппа; с1 - межппоскостнов расстояние и ссхзтавтмет дпя кристаппов Si и эпектронов с Е 5 МэВ О,3°. Обеспечить такой утоп можно иэготовпением кристать пов с заданной малой разорвентаоией кристаппографических ппоскоЬтей относительно поверхности кристалла 0,65 и использованием пучка заряженных части с заданной малой упювой расходимостью : 0,. Так, например, расходимость внутреннего электронного 1 МэВ пучка синхротрона Сириус составляет 0,016 Тошдина используемых пластин -Ь выбран с целью.обеспечения однократного (зеркальноп) отражения пучка частиц от пло костей под углом Ч, равным углу падения пучка, что приводит к когерентному монохроматичному излучению от набора пластин. При этом релятивистские частпцы будут испускать электромагнитное излучение с частотой V- Лоренц-фактор; С - скорость света. Если использовать кристаллические шшстинь с большей толщиной, то падаюттаий пучок может испытать многократное рассеяние в пластине и это приведет к ухудшению монохроматичности получаемого излучения и потере в интенсивнооти излучения. В отличие от выбранного прототипа частота излучения не завуюит от угла падения пучка, а зависит только от расстояния L, между пластинами. Поэтому в реализуемой геометрии истьчника излучения исключается такой фактор как распыливание зоны рассеяния для частиц высоких энергий, что позволяет использовать пучки частиц ультравысоких энергий и получать излучение в широком диапазоне частиц; вплоть до -диапазона. Расположение кристаллических пластин на равном или кратком расстоянии друг от друга L, позволяет получать излучение высокой степени монохроматичности. Использование в реализуемом устройстве пучков частиц высокой энергии позволяет также повысить КПД этого устройства, так как инте11сивность излучения равна D Cc-«J и резко зависит от Лоренц-фактора -jrИспользование данного изобретения имеет по сравнению с Прототипом след юшие преимущества: возможность расширения диапазона частот электромагнитного излучения в сторону более жесткой области; возможность получения излучения более высокой монохроматичности и интенсивности, что увеличивает КПД иоточника; исключает особые жесткие требования к качеству и однородности поверхности кристаллических пластин, что упрощает устройство и удешевляет его изготовление и эксплуатацию.

ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТ.НСГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий иЬточникрепятивистских заряженных частиц, на выходе которого на траектории пучка пе рпендикулярно / ей параппепьно одна дру гбй расположены монокристаппические птюстины, отличающийся тем, что, с цепью расширения диапазона излучаемых, частот и повышения КПД источШ1к а, пластины pacitolfоже№1 одни от дру гой на расстоянии L , удовлетворяющем выражению .nu)E t.2,4 а толщина i каждой пластины удовлетво ряет выражению t«