Способ измерения энергии ускоренных электронов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (!!) 4(5ц Н 05 Н 7/00

Г»

: . ЛГ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ":

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2797328/18-25

- (22) .-11.07.79 (46) 15.06.85. Бюл. )) 22 (72) В.Б ..Сорокин (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском Ордена Красного Знамени политехническом институте им.С.М.Кирова (53) 621.384.6(088.8) (56) 1. Балашов А.П. Простой метод измерения энергии в пучке ускорителя.

ПТЭ 1974, 9 1 с, 27.

2. -РЛ.Almond The physical

measurements of electron Beams from

6 to 18 nev: absorbed doze and energy

colibration "Phys med. and Biol,"

1967, ч 12, N 1, р. 13-24 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГЩИ

УСКОРЕННЫХ ЭЛЕКТРОНОВ, включающий .регистрацию электронов в поглотителе на различных расстояниях от облучаемой поверхности поглотителя, о т— личающийся тем,что, с целью повьппения точности измерений, одновременно регистрируют обратнорассеянные электроны, вьппедшие из необлучаемой области поверхности поглотителя и по результатам обеих . регистраций определяют энергию ускоренных электронов.

845750

Изобретение относится к ускорительной технике, а конкретнее к способам измерения энергии ускоренных электронов.

Известен способ измерения энергии ускоренных электронов, заключающийся в том, что регистрируют раз" дельно токи электронов из слоя поглотителя, прилегающего к поверхности,.и из всего поглотители и по от- 10 ношению этих токов судят об энергии влектронов в лучке (!) .

Точность этого способа не зависит от нестабильности тока пучка электронов от ускорителя, однако 15 мала ввиду сравнительно небольшой чувствительности к изменениям энергии, так как коэффициент пропускания толстого прилегающего к поверхности слоя поглотителя слабо зависит от 20 энергии электронов в пучке.

Известен способ измерения энергии электронов в пучке от ускорителя, заключающийся в том, что регистрируют электроны в поглотителе тонкими 25 детекторами на двух расстояниях от поверхности поглотителя и по отношению результатов регистраций судят об энергии электронов в пучке 12, При расположении тонких детекто- (50 ров на глубинах поглотителя, соответствующих восходящей и нисходящей частям дозного распределения для диапазона энергий, в пределах которого проводятся измерения, изменения энергии,электронов в пределах этого диа35 пазона приводят к взаихопротивоположным изменениям результатов регист" раций, 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 уско- 50 !

I ренных электронов, включающем регист-, рацию электронов в поглотителе на различных расстояниях от облучаемой поверхности ноглотителя, одновременно регистрируют обратнорассеянные 55 электроны, вышедшие as необлучаемой области поверхности поглотителя, и по результатам обеих регистраций определяют энергию ускоренных электро- нов .

Для широкого пучка область поверхности поглотителя, из которой вообще выходя* обратнорассеянные электроны, мало отличается от поверхности, на которую непосредственно падает пучок.

Вместе с тем, это различие является сильно изменякяцейся функцией энергии электронов.

При регистрации обратнорассеянных электронов, вышедших as поверхности поглотителя за пределами области, включающей область, на которую непосредственно падает пучок, относительное изменение соответствующего результата U® является сильно возрастающей функцией энергии электронов в пучке, несмотря на уменьшение рассеивающей способности материала поглотителя с ростом энергии электронов в пучке.

При использовании в качестве меры энергии величин типа где U, н 11„величины сигналов, характеризующих количество электронов, регистрируемых в поглотителе соответственно вблизи облучаемой поверхности и вдали от нее, чувствительность q к

1 изменениям энергии выше, чем для известного способа, мерой энергии электронов которого является U /U . Кроме: того, значение не зависит от изменений тока пучка на поглотитель ввиду одинакового влияния их на все резуль- таты регистраций.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2. - распределение обратнорассеянных электронов по поверхности поглотителя; на фиг.3 — зави-симость относительного изменения потока обратнорассеянных электронов, вышедших из поверхности поглотителя за пределами дбласти, включающей область, на которую непосредственно подает широкий пучок электронов, от энергии электронов в пучке, Устройство содержит циркониевый поглотитель 1, тонкие сцинтилляторы;

2 и 3, сцинтиляционные датчики 4 и 5, а для регистрации обратнорассеянных электронов, вышедших за пределами области диаметром 2Т, сцин845750

При увеличении энергии электронов. в пучке от Ео до Е> различие между диаметром области, из которой вообще выходят обратнораесеянные электроны, и диаметром области, на которую непосредственно падают электроны пучка, увеличивается с одновременным пере.— распределением обратнорассеянных электронов в кольцевую область, являющуюся различием между ними. Это приводит к увеличению потока обратно. рассеяниых электронов из области потилляционный датчик 6 со сцинтиллятором 7 в сочетании с коллиматором

8, имеющим канал для проводки пучка

9 диаметром 2fo и внешним диаметром торца 10 -2ТО, находящегося в контакте с поверхностью поглотителя 1.

Толщина слоев, в которых регистрируют электроны в поглотителе, при этом намного меньше пробега электронов с начальной энергией электронов в пучке Е 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 показано на фиг.2.

Размеры области поверхности поглотителя, из которой вообще выходят обратнорассеянные электроны, при падении на поглотитель широкого пучка определяются в оснбвном 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 поверхности диаметром 2Т 2r выходит только небольшая, но испытывающая сильное относительное изменение часть обратнорассеянных электронов, в то время как основная, но испытывающая слабое относительное изменение в зависимости от энергии электронов в пучке часть, выходит в пределах области поверхности, на которую непос- . редственно падает широкий пучок. верхности поглотителя за пределам области диаметром 2ТО, Это явление сопровождается также уменьшением с ростом энергии электронов в пучке интегрального коэффициента обратно о рассеяния (КОР ) вещества поглотитля, но гораздо более слабым по сра— нению с относительным изменением, обусловленным вышеописанным явлени м

10 определяющим в целом характер изме е ния от энергии как близкий к квадр— тичному.

Изменение энергии электронов в пучке приводит также к перераспред15 лению поглощенной дозы в поглотите е в результате которого происходит уменьшение perистрируемой поглощен ной энергии в приповерхностном пер вом слое поглотителя и увеличение

20 во втором.

Увеличение энергии электронов в пучке приводит к уменьшению сигнала детектора 4,. к увеличению сигнала U» äåòåêòîðà 5 и к увеличению си

25 нала U« детектора 6. При этом величина б, например 0 = ††-- изU» Ю

1 1 U,/Ц„, меняется в Uù/U, раз сильнее, чем

U»/U, которая является мерой энерг и электронов в известном способе.

На фиг.З показано обусловливающе изменение сигнала U расчетное отно сительное .изменение потока обратнорассеянных электронов Р вышедших

35 вне пределов области диаметром 2Т о при увеличении энергии от 2,4 до

6 ИэВ. Кривая "а" соответствует KOP

Видно, что увеличение U»i достигает

18, в то время как КОР уменьшаетс

40 при этом в 2 раза. В качестве мате риала поглотителя выгодно использовать материалы с низкой плотностью, но в то же время имеющие высокий 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 рассеивающая способ ность таких материалов обеспечивает также хорошее соотношение полезный сигнал/фон тормозного излучения для детектора обратнорассеянных электронов, 845750

Ф сн а г ю х

47иа 7

Редактор Л. Письман Техред, Л.Иикеш

Корректор А. Зимокосов

Закаэ 4467/1 Тираж 794 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4