В.В. КУДИНОВ, В.В. СМИРНОВ ВЛИЯНИЕ УГЛА РЕГИСТРАЦИИ НА ПАРАМЕТРЫ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ

УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
В.В. КУДИНОВ, В.В. СМИРНОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ВЛИЯНИЕ УГЛА РЕГИСТРАЦИИ НА ПАРАМЕТРЫ
ОПТИМАЛЬНОЙ МИШЕНИ ПРИ РАБОТЕ С ПУЧКАМИ
ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ
Исследованы зависимости толщины оптимальной мишени из алюминия, меди,
олова и вольфрама и мощности дозы тормозного излучения электронов с энергией
2÷300 МэВ от величины угла регистрации.
Работа с пучками тормозного излучения при решении ряда прикладных
задач
приводит
к
необходимости
обеспечить
максимальную
эффективность использования электронных ускорителей. В целом ряде
работ [1÷3] опубликованы данные, используемые на практике для
определения мощности дозы тормозного излучения электронов с энергией
ниже 100 МэВ. Однако в области высоких энергий электронов
наблюдается существенное несовпадение в этих данных. Такое различие
может достигать в некоторых случаях 100 %.
Предварительная оценка результатов расчетов характеристик
тормозного излучения электронов, выполненных ранее авторами
настоящей работы с использованием метода статистических испытаний
[4], показала, что выход тормозного излучения может сильно зависеть от
величины угла, в котором производится регистрация интересующего нас
фотонного излучения. Дело в том, что с ростом энергии электронов выше
нескольких десятков МэВ наблюдается сильная анизотропия
распространения тормозного излучения, образующегося в результате
взаимодействия электронов с материалом конверсионной мишени.
Для того чтобы понять причину расхождения в существующих в литературе
параметрах дозных полей высокоэнергетического тормозного излучения в
настоящей работе было проведено исследование зависимости характеристик
тормозного излучения от величины угла регистрации.
Получено, что полуширина угловых распределений тормозного
излучения для энергий электронов 100÷300 МэВ и толщины мишени,
изменяющейся в пределах 0,05÷0,5 радиационной длины, составляет
приблизительно 0,3÷10. Поэтому угол регистрации при расчете мощности
дозы тормозного излучения, выходящего из мишени оптимальной
толщины «прямо – вперед» не должен превышать 0,30.
В противном случае, при использовании большого угла регистрации
при расчете дозных полей тормозного излучения происходит усреднение
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 7
174
УДК 621.382.6(06) Физика пучков и ускорительная техника
мощности дозы по углу и, соответственно, занижение ее пикового
значения.
Зависимость мощности дозы тормозного излучения электронов с током
пучка 1мА на расстоянии 1 м от мишени P для угла регистрации 0,10 и
энергии электронов 2÷300 МэВ можно с погрешностью не хуже 20%
описать с помощью выражения:
Pm=0,565·E2,9 Гр./мин·мА,
(1)
где Е – энергия электронов в МэВ.
Наряду с этим, известно, что выход тормозного излучения зависит и от
атомного состава материала мишени. Нами было проведено исследование
зависимости выхода тормозного излучения для мишеней из алюминия,
меди, олова и вольфрама для различных углов регистрации тормозного
излучения.
Получено, что для малых углов регистрации максимальный выход
тормозного излучения наблюдается для мишени из меди. Объясняется это
малой шириной углового распределения тормозного излучения,
выходящего из медной мишени.
Представлена зависимость оптимальной для различной величины угла
регистрации толщины мишени из алюминия, меди, олова и вольфрама для
энергии электронов 100, 200 и 300 МэВ. Толщина оптимальной мишени
для одного и того же элементного состава в зависимости от угла
регистрации может изменяться в несколько раз. Как и следовало ожидать,
с уменьшением угла регистрации уменьшается и толщина оптимальной
мишени, причем для энергии 300 МэВ толщина для угла регистрации 0,1 0
почти в 2 раза меньше, чем для угла 10.
1.
2.
3.
4.
Список литературы
Санитарные правила размещения и эксплуатации ускорителей электронов с энергией до
100 МэВ, ВИНИТИ, 1981, 55с.
Swanson W.P. Radiological Safety Aspects of the Operation of Electron Linear Accelerators,
Rep. №188, IAEA, Vienna, 1979, Р.327.
Цовбун В.И. Электронные ускорители на энергии 0,5÷100 МэВ как источники
излучения. ОИЯИ, №16 – 7104, Дубна, 1973.
Кудинов В.В., Смирнов В.В. Пространственные характеристики тормозного излучения
электронов с энергией 30÷300 МэВ в воздушной среде. / VIII Российская научная
конференция. Сб. Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных
технологиях, Обнинск, 2002, С.84.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 7
175