Файл: Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.07.2024
Просмотров: 126
Скачиваний: 0
tc s
Ш
CD
д
о
o< s
и
e >*
о* • t»
O J
SB VC
Ф
W РЧ
Ш
<0 CO QJ o<
CD
м
а
а
<D
и
о
о
Du
Н «
ß §
CM
о
£
м о твл я л о сь |
отклоняющий»! пластинами, расположенными перед группи |
р о ван и ем , |
Группирование производилось в трех зазо р ах . Группирова- |
Таль состоит из вести соосных трубчатых электродов. Из них два край
ние соединены о трубкой, ск во зь которую |
проходит пучок, т .е ."з а з е м |
л ен ы ". Два средних электрода соединяются |
о выоокочаототныик вывода |
ми двухтактного генер атор а. В группирователе о тремя зазорами рас
стояние между соседними |
зазорами должно быть |
равно Л |
/2 . |
, гд е |
А - путь, который ионы |
определенной энергии |
проходят |
за |
врем я,рав |
ное периоду |
выоокой частоты . Таким образом ионы проходят |
каждый за |
||||||
зор в одной |
и |
той же ф азе, |
следовательно, все три |
промежутка |
действу |
|||
ют одинаково, |
и эффективное |
ускоряющее напряжение |
в два |
раза |
больше |
|||
развиваемого |
|
генератором Сот пика со |
п и ка). Это выгодно, |
как |
с |
точ |
||
ки зрения построения выоокочастотных |
генераторов, |
так и с точки |
зре |
ния создания менее напряженного режима работы группирующих зазор ов. Группироватеяь приспособлен для работы с ионами водорода и дейтерия,
Поокольку |
Лр |
|
отличаются от |
Д а |
, то для группирования ионов |
|||||||||||
водорода |
дополнительные |
боковые трубки соединяются со средними элек |
||||||||||||||
тродами |
( Л р / 2 |
* 4 0 |
см ), |
а |
в случае |
дейтерия - заземляются (4^-=28оіі |
||||||||||
Для |
группирования |
протонов |
нужно |
около 1000 |
ф Ф Ф ., а для |
дейтронов |
||||||||||
650 |
в эфф, |
Энергетический |
разброс, |
вносимый |
группирующим устройство«, |
|||||||||||
со ставл я ет |
для |
этих |
случаев около |
б и й |
кэв |
со о тветствен н о . |
||||||||||
|
На |
выходе |
ускорителя |
пиковый |
ток |
увеличивается в |
8 -1 0 раз и |
|||||||||
со ставл яет |
15 —2й мка, продолжительность |
импульса |
менее |
2 |
н сек . Ин |
|||||||||||
тенси вность |
пучка |
между |
импульсами |
менее |
ІО-1* от |
пикового |
то к а . |
|||||||||
|
Позднее оистема клистронной группировки для тандемного ускорит» |
|||||||||||||||
ля |
на 12 |
Мвв била |
|
опноана |
в работах |
Данди |
и Хэммонда |
(Д абч) и Ан |
||||||||
дерсона |
в Ованна |
(А нбЧ). Характерной |
особенностью переделки по срав |
|||||||||||||
нению о |
вышерассмотренными |
ускорителями |
является |
следующее. Для |
уменьшения чувствительности ускорителя к модуляции пуч';а группирую щим напряжением построена предуокорительная секция, расположенная перед входом в основную Ускорительную трубку на расстоянии около I V
|
IИ с т о ч н и к w w n ß |
/ |
>V О й и н о ч м н л и н з а |
^/ Л Шал « И * * * *
f^nJlnptMQ(nert*
JV
/ 20е Q H Q /M u p yo m u ii м а г н и т
f \ I
IUбиночная линза
I Г р у п п и р о С т т е л ь
|Прві>исічіри*тімьнаі трчй*»
'проиежуточный фокус
£ я ] У с к о р и т е л ь н а . т р у В к о т е н О е т і
ОООцрка
Р и о.22. УРТР0ЙС?В0 система идрмрВВК Ц группировок*«
дця «аядегівого yosqpBfM « Ш б Ц ) .
- 46 -
( р а с .2 2 ) . Пучок |
фокуоируетоя |
в центр предускорительной секции, так |
|
что фокусирующее |
действие ее |
практически равно нулю. Так |
как пучок |
ва выходе инжектора имеет большую энергию, |
энергети |
||
ческий разброс ооответотвенно |
уменьш ается. относительныйЭто дает^более |
стабиль |
ное положение Фокуоа в области обдирочной камеры. Иопытания группиро-
вателя |
на |
отенде |
показали, |
что |
можно |
получать |
иыпульоы |
|
2 ноек |
о |
коэффициентом сжатия |
около 2 0 . Однако, |
импульоыдлительностиимели за |
||||
метные |
"хво о ты ", |
поэтому предлагается |
дополнительное прерывание |
|||||
после уокорения. |
|
|
|
|
|
|
||
5 з . |
Группировка при помощи Фокусирующего магнита (магнит Мобли), |
|||||||
Этот |
метод группировки был предложен Мобли |
еще в І9 5 2 г |
( uo52) |
|||||
и подробно опивая также в |
работах (Ры 58, ФибЗ.МобЗ).Идея его |
заклю |
||||||
чается |
в |
следующем. |
|
|
|
|
|
|
Относительно длинный огусток ионоэнергетических заряженных |
||||||||
частиц |
разворачивается отклоняющими пластинами |
перед входом |
в магнит |
|||||
(р и с .2 3 ) . |
Если направление развертки выбрать так , чтобы передние |
|||||||
частицы |
сгу ст к а |
проходили |
по внешней |
более длинной траектории, то |
ва мишень, расположенную во втором фокусе магнита, они попадают од новременно о "хвостовыми" частицами, которые двигались по внутренней траектории. При этом скорость развертки и напряженность магнитного поля зави сят от начальной энергии (ско р ости ) группируемых частиц .
Технические трудности задержали реализацию этого метода, так
как необходимо иметь большое отклоняющее напряжение (десятки кило
во л ьт) |
и громоздкий магнит о точно |
выверенной геометрией поля, ко |
|||||
торые к |
тому |
же требуют перестройки |
при |
изменении энергии |
частиц. |
||
Первое сообщение о практическом применении магнита |
Мобли сд е |
||||||
лал Крэнберг |
(К р бІ) в 1961 го д у . |
Импульсы |
длительностью |
10 |
нсек-, |
||
получались на |
электростатическом |
ускорителе 3 Мв путем |
прерывания |
пучка до уокоревяя. |
После анализирующего магнита пучок фокуоируетоя |
||
квадруполышми линзами в точке между отклоняющими пластинами |
о а ст ѳ - |
||
иы Мобли. И,наконец, |
магнит Нобли пооылает офокуоированный во |
вр е - |
|
ыени и пространстве пучок на мишень. Использован магнит о двойной |
|||
фокусировкой на jr /Z |
со |
стандартным полем и радиусом поворота около |
|
75 ом, расчитанный для продуктов реакции с энергией 12 Мэв на еди |
|||
ницу массы. Область стандартного поля в этом магните достаточна для |
|||
работы с пучком шириной. |
S = I 2 CM в направлении нормали к магнитному |
||
полю. Раскачивание пучка длиной 24 ом на такую ширину в линейных |
|||
пределах заставл я ет |
его |
достичь сопряженных точек магнита и сфокуси |
роваться в пространстве и времени. Степень группировки равна отношению
длины |
раскачки |
S |
, допускаемой магнитом, к размерам |
нар аскачнва- |
емого |
сучка на |
входе |
магнита в направлении раскачивания. |
В данном |
случае диаметр пучка был равен I см и, следовательно, степень груп пировки следует ожидать равной 12, а длительность импульса 10 нсек
сократится до |
О ,0 н сек . |
|
|
|
|
|
||
|
Требуемая скорость развертки |
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 7 ' = 1 7 а , |
|
|
|
|
|
где: |
17 - |
скорость ионов, |
а-отношение ширины раскачки S |
к раз |
||||
ности путей |
движения по внешней и внутренней траекториям. |
|
||||||
|
При полном угле отклонения 90° длина внешней траектории пре |
|||||||
вышает длину |
|
внутренней траектооии |
на величину |
2 S |
, т . е . |
а = 1/2 |
||
н |
17’= 4 17 |
. При используемой |
часто те повторения импульсов I |
|||||
„ |
|
|
|
|
значение |
|
напря |
|
Мгц потребовалось бы очень |
большое амплитудное |
отклоняющего |
жения для достижения необходимой скорости развертки пучка 17' . .
Поэтому для повышения скорости развертки частота оинусоидального
напряжения |
повышена до ІО |
Мгц. При этом нужное отклонение |
протонов |
||||
0 |
энергией |
3 Мэв требует |
амплитудного |
( от пика до |
пика) |
напряжения |
|
45 |
к в , |
которое дает мощный усилитель, |
рассеивающий |
на пластинах. |
|||
1 |
к в т . |
Для |
синхронизации |
отклонения о |
приходом импульса от уокори- |
- <18 -
теля олужцт цилиндрический сигнальный ал актрод,который охваты вает
ручок, Получаемый сигнал, соответствующий образом усиленный, офор-— мцрованный и умноженный по частоте, подается на уоилителв мощнооти.
Система испытана путем |
наблюдения нейтронов и |
g - лучей из |
|
реакции М д 66( р , п ) F e 86 |
при энергии протонов 3 Мэв, Полу |
||
чены импульоы ионов длительностью меньше I ноек при |
пиковом |
токе |
|
несколько миллиампер. Здесь |
укорочение сгу ст к а достигнуто за |
счет |
увеличения угла схождения пучка на мишени до 5 ° , Также неблагопри
ятным аффектои яаяяетон анергетическнЙ разброо, вносимый отклоня
ющей оиотемой, который оравниы с разбросом, овязанныц с ускорением. Для частиц о энергией более 3 Мэв система магнитной группиров
ки представляет ообой довольно сложное, громоздкое и дорогое устрой отво по сравнению о системой клистронной группировки. Поэтому она
не нашла применения в этой облвоти анергий.
При шлых окоростях частиц требуется использование полной
апертуры магнита и становится существенным эффект нелинейности от
клоняющего напряжения, П редполагается, |
что этот эффект не |
является |
|||
существенным |
для |
системы |
со скоростями |
выше 0 , 7 - І 0 9 см /сек |
(ІМ эв для |
а -ч асти ц ) |
при |
получении |
импульсов длительностью I нсек. |
|
Для увеличения линейнооти развертки пучка Мобли (МобЭ) скон струировал специальную систему электростатических линз (р и с ,2 3 ) . Каждая линза состоит не двух наборов изолированных металлических пластин, разделенных зазором шириной Іб мм, что достаточно для прохождения ионного пучка.
Потенциалы плаотин, а следовательно и градиенты полей; подбираютоя т а к , чтобы получить в линве дополнительное отклонение ионов, превращающее оинуооидальвую развертку в линейную.
Этот метод сравнивался о методом синтеза гармоник. Поскольку группировка происходит практически в течение одной трети периода развер тки , то .для получения требуемой линейнооти производилось.
- 49 -
Рйс. 2 3 .Схема магнитного группироватеиія ионов (М обЗ).
I |
- |
квадрупольная л и я за ; 2 - |
сгу ст о к и онов: |
|||
3 |
- |
развернутый |
ионный |
п учок: |
ч - дефлектор. Воз |
|
размеры |
даны в |
сантим етрах. Размеры дефлектора, а |
||||
|
также |
размеры |
X и |
2 ,5 х показаны преувеличенными, |
- |
50 - |
|
сложение основной частоты |
8 ,6 Мгц с |
ее третьей гармоникой. |
О казалось, что оба способа даст |
примерно одинаковые р езул ьта |
ты . Следовательно, метод гармонического анализа также пригоден для получения требуемой р азвертки .
Мобли описывает также специальный трехфокусный магнит о кроосовером в середине, который хорошо удовлетворяет требованиям, преі
являемым к группирующему магниту. Он имеет полный угол отклонения
около 1 0 3 ° , индукцию в зазоре 1 2 ,7 мм, превышающую |
требуемые |
|
||||
15 |
ты с. гауоо |
. Катушки магнита охлаждаются водой и |
питаютоя |
от |
||
сервоусилителя, |
ток |
которого можно регулировать в пределах |
от |
5 до |
||
2 0 ° |
а . |
|
|
|
|
|
|
При испытании |
системы прерывание пучка с энергией 0 ,5 |
Мэв про |
изводилось на выходе электростатического ускорителя. Измерения по
казали , что |
при входном |
токе |
протонов |
1 0 ° мха длительность |
ионного |
||||
импульса не |
превышает I |
н сек , |
пиковый |
токвимпульсе |
больно |
4 на |
|||
н коэффициент группировки больше |
4 0 . Средний |
ток |
сгруппированного' |
||||||
пучка больно 30 мка при |
часто те |
повторения |
8 ,8 |
Мгц. |
|
|
|||
Смис и др . (Смб7) |
сообщают о применения |
магнита |
Мобли |
в спек |
трометре быстрых нейтронов. Система подобна описанной ранее Крэн-
бергом (К р б і) .Начальный импульс с |
максимальной |
энергией 3 Мэв и |
||||
длительностью |
1 0 -1 5 |
нсек сжималоя |
до |
I |
н се к . |
Угловая сходимооть |
пучка на мишени |
+ 6 ° |
и эвергетичечкий |
разброс |
5 -6 кэв вносится |
||
разворачивающей |
систем ой. Ток в импульсе |
5 - 1 ° |
ма. Частота следова |
|||
ния может меняться в |
пределах 1 ,2 5 - 1 0 |
Мгц. Следует отметить, что |
угловая сходимость увеличивается пропорционально увеличению коэф фициента ожатия. Допустимые пределы определяются конкретной зада^ чей .