А.В. КАНЦЫРЕВ, Н.В. МАРКОВ, А.А. ГОЛУБЕВ, В.С. ДЕМИДОВ ИОННАЯ И ПРОТОНАЯ РАДИОГРАФИЯ

УДК 533.9(06) Физика плазмы
А.В. КАНЦЫРЕВ, Н.В. МАРКОВ, А.А. ГОЛУБЕВ,
В.С. ДЕМИДОВ
ГНЦ РФ Институт теоретической и экспериментальной физики, Москва
ИОННАЯ И ПРОТОНАЯ РАДИОГРАФИЯ
ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ
ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В работе рассматривается метод ионной и протонной радиографии неоднородных по плотности объектов. Приводятся результаты первых экспериментов по
ионной радиографии составной мишени, проведенных на базе ускорителя ионов
У-10 (ИТЭФ) с применением пучка ионов C+6 с энергией 200 МэВ/а.е.м. Описана
установка для проведения экспериментов по протонной радиографии на частицах
с энергией 800 МэВ.
Дефектоскопия с помощью заряженных частиц является одним из активно развивающихся методов контроля объектов и позволяет получить
более четкую картину граничных областей контролируемых объектов,
чем другие радиационные методы дефектоскопии, например, такие как
рентгеновской радиографии [1]. Метод радиографии на заряженных частицах условно можно разделить на два направления. В обоих методах
пучок частиц, проходя через исследуемый объект, направляется на регистратор, контрастность изображения на котором меняется в зависимости
от плотностного состава объекта. Первый метод – протонная радиография
– основан на эффекте ядерного рассеяния и изменении интенсивности
потока пучка протонов в зависимости от плотности облучаемого объекта.
Второй метод, представленный в докладе,– радиография на ионах – основан на явлении кулоновского торможения частиц в исследуемом объекте
и специфической форме кривой энерговыделения (кривой Брегга) в областях окончания торможения частиц в веществе.
Для ионов профиль энерговыделения (кривая Брегга) имеет крутой
фронт, что позволяет регистрировать дефекты и изменения плотности в
материале с очень высокой контрастной чувствительностью [1].
На базе ускорительного комплекса У-10 ИТЭФ была проведена серия
экспериментов по радиографии с применением пучка ионов C+6 с энергией 200 МэВ/а.е.м. На рис. 1 приведена схема эксперимента. Ускоренный
ионный пучок длительностью 500 нс направляется от ускорителя через
линию транспортировки, проходит через два медных клина, расположенных как показано на схеме, теряет в них часть своей энергии и после этого
взаимодействует с выбранной мишенью. Мишень представляет собой
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4
79
УДК 533.9(06) Физика плазмы
медный
цилиндр
диаметром 20
мм с
вставкой из
алюминия
диаметром
2 мм.
Один
из
клиньев
подсоРис. 1. Схема проведения эксперимента по ионной радиографии
единен к
манипулятору, осуществляющему вертикальное перемещение. Толщина
двух клиньев, в продольном по отношении к пучку направлении, изменялась в диапазоне 0,8–15 мм. В результате мишень подвергалась воздействию пучка ионов с различными энергиями, что позволяет изучать взаимодействие с мишенями в различных областях кривой Брегга.
Слева внизу на схеме показаны изображения, получаемые с сцинтилляционного регистратора, расположенного непосредственно за мишенью,
в качестве примера приведены изображения для трех значений энергии
пучка ионов, прошедшего клинья. Из полученных изображений видна
контрастная картина, разделяющая цилиндр и вставку.
Дополнительно, были проведены эксперименты с клиновидным пластиковым замедлителем и тонким сцинтиллирующим регистратором
ионов, показавшие четкое разделение между материалами следующих
линейных плотностей: (89, 71, 26 и 21)*10 –6 кг/мм2. Очевидно, что подобный метод применим для диагностики и плазменных мишеней.
В данный момент готовится к проведению эксперимент, позволяющий
проводить работы по протонной радиографии с пучками протонов энергией 800 МэВ, подобных описанным в работе [2], что позволит проводить
диагностику динамических плазменных объектов.
Список литературы
1. Кононов Б.А, Лукин А.Л. Протонная радиография // Томск: изд-во Том. Ун-та. 1988.
2. King N.S.P. et. al. An 800-Mev proton radiography facility for dynamic experiments // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. A 424 (1999). 84-91.
80
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 4