RU2629759C1 - Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation - Google Patents
Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629759C1 RU2629759C1 RU2016124899A RU2016124899A RU2629759C1 RU 2629759 C1 RU2629759 C1 RU 2629759C1 RU 2016124899 A RU2016124899 A RU 2016124899A RU 2016124899 A RU2016124899 A RU 2016124899A RU 2629759 C1 RU2629759 C1 RU 2629759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- collimator
- slit
- fixed
- blocks
- positron
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/14—Arrangements for concentrating, focusing, or directing the cathode ray
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ускорительной технике и предназначено для использования при разработке источников тормозного излучения на основе ускорителей электронов и при контроле их параметров при использовании в дефектоскопии и промышленной томографии толстостенных объектов.The invention relates to accelerator technology and is intended for use in the development of bremsstrahlung sources based on electron accelerators and in monitoring their parameters when used in flaw detection and industrial tomography of thick-walled objects.
Известно устройство для определения размеров фокусных пятен источников тормозного излучения [SU 313185 А1, МПК 6 H01J 35/14, опубл. 01.01.1971], состоящее из стойки, направляющей каретки, движущейся вдоль направляющей с помощью электродвигателя и установленных на каретке блоков из тяжелого металла, между которыми имеется калиброванная щель, и съемной наперстковой ионизационной камеры, перемещающейся с помощью электродвигателя в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. На направляющую каретку установлен механизм вращения, выполненный из двух стоек, в которых с помощью двух опор укреплена рамка с калиброванной щелью, приводимая во вращательное движение относительно своей продольной оси.A device for determining the size of focal spots of sources of bremsstrahlung [SU 313185 A1, IPC 6 H01J 35/14, publ. 01/01/1971], consisting of a rack, a carriage guide, moving along the guide with the help of an electric motor and blocks of heavy metal mounted on the carriage, between which there is a calibrated slot, and a removable thimble ionization chamber moving with the motor in two mutually perpendicular planes. A rotation mechanism is installed on the guide carriage, made of two posts, in which, with the help of two supports, a frame with a calibrated slot is fixed, which is rotationally driven relative to its longitudinal axis.
Известно устройство для определения размера фокусного пятна тормозного излучения ускорителя [Gambaccini М., Cardarelli P., Taibi A., at all. Measurement of focal spot size in a 5.5 MeV linac. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, v. 269 (2011), p. 1157-1165.], взятое за прототип, которое содержит щелевой коллиматор, выполненный в виде двух блоков из материала с высоким атомным номером и большой плотностью с регулируемым расстоянием между их поверхностями, ограничивающими пространство щели, и детектор излучения. Детектор излучения расположен за щелевым коллиматором и выполнен в виде сцинтилляционного экрана, оптической системы и видеорегистратора изображения на экране.A device for determining the size of the focal spot of the brake radiation of the accelerator [Gambaccini M., Cardarelli P., Taibi A., at all. Measurement of focal spot size in a 5.5 MeV linac. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, v. 269 (2011), p. 1157-1165.], Taken as a prototype, which contains a slit collimator made in the form of two blocks of material with a high atomic number and high density with an adjustable distance between their surfaces, which limit the gap space, and a radiation detector. The radiation detector is located behind the slit collimator and is made in the form of a scintillation screen, an optical system and a video image recorder on the screen.
Детектор фиксирует распределение квантов тормозного излучения в плоскости положения экрана независимо от энергии квантов.The detector detects the distribution of quanta of bremsstrahlung in the plane of the position of the screen, regardless of the quantum energy.
Однако распределение в фокусном пятне тормозного излучения квантов высокоэнергетической части спектра отличается от распределения квантов низкоэнергетической части спектра. При этом значительное преобладание квантов низкой энергии в спектре тормозного излучения приводит фактически к измерению фокусного пятна низкоэнергетической части спектра тормозного излучения, а не практически важной для контроля толстостенных объектов высокоэнергетической части спектра.However, the distribution in the focal spot of bremsstrahlung of quanta of the high-energy part of the spectrum differs from the distribution of quanta of the low-energy part of the spectrum. In this case, the significant predominance of low-energy quanta in the bremsstrahlung spectrum actually leads to the measurement of the focal spot of the low-energy part of the bremsstrahlung spectrum, and is not practically important for controlling thick-walled objects of the high-energy part of the spectrum.
Задачей настоящего изобретения является определение размеров фокусного пятна высокоэнергетической части спектра тормозного излучения.The objective of the present invention is to determine the size of the focal spot of the high-energy part of the spectrum of bremsstrahlung.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя, также как и в прототипе, содержит щелевой коллиматор, выполненный в виде двух блоков из материала с высоким атомным номером и большой плотностью с регулируемым расстоянием между их поверхностями, ограничивающими щель, детектор излучения, расположенный за щелевым коллиматором.The problem is solved due to the fact that the device for determining the size of the focal spot of the brake radiation of the accelerator, as well as in the prototype, contains a slotted collimator made in the form of two blocks of material with a high atomic number and high density with an adjustable distance between their surfaces, limiting slot, radiation detector located behind the slit collimator.
Согласно изобретению щелевой коллиматор закреплен на основании, на котором закреплены направляющие платформы перемещения. На платформе перемещения установлен электромагнит постоянного тока в виде магнитопровода с обмоткой и полюсными наконечниками. Направляющие платформы перемещения расположены перпендикулярно поверхностям блоков, ограничивающих щель коллиматора, а полюсные наконечники - параллельно направляющим и перпендикулярно входным поверхностям блоков щелевого коллиматора. На полюсных наконечниках перпендикулярно им закреплен конвертер тормозного излучения в позитронное излучение, выполненный из проволоки из материала с высоким атомным номером. Детектор позитронов закреплен между полюсными наконечниками.According to the invention, a slotted collimator is fixed to a base on which the guiding movement platforms are fixed. A DC electromagnet is installed on the displacement platform in the form of a magnetic circuit with a winding and pole tips. The guiding movement platforms are perpendicular to the surfaces of the blocks defining the collimator slit, and the pole pieces are parallel to the guides and perpendicular to the input surfaces of the slit collimator blocks. A converter of bremsstrahlung to positron radiation, made of wire of a material with a high atomic number, is fixed perpendicular to the pole pieces. The positron detector is fixed between the pole pieces.
Поскольку выход позитронного излучения из конвертера является пороговой функцией энергии кванта тормозного излучения, то сигнал детектора определяется только квантами тормозного излучения с энергией выше пороговой, равной 1.02 МэВ, и значит по сигналу детектора определяется размер фокусного пятна высокоэнергетической части спектра тормозного излучения.Since the positron radiation output from the converter is a threshold function of the energy of the bremsstrahlung quantum, the detector signal is determined only by bremsstrahlung quanta with an energy above the threshold equal to 1.02 MeV, which means that the size of the focal spot of the high-energy part of the bremsstrahlung spectrum is determined by the detector signal.
Неопределенность координат точек выхода позитронов из конвертора этого устройства в плоскости перемещения магнита не превышает диаметра проволочного конвертера.The uncertainty of the coordinates of the positron exit points from the converter of this device in the plane of magnet movement does not exceed the diameter of the wire converter.
Перемещение электромагнита с закрепленными в пространстве между его полюсными наконечниками проволочным конвертером и детектором позитронов позволяет получить распределение сигналов детектора позитронов, выходящих из проволочного конвертера и рожденных квантами высокоэнергетической части спектра тормозного излучения, от координат направления перемещения, а значит распределение квантов высокоэнергетической части спектра тормозного излучения по этому направлению, прошедших через щелевой коллиматор.The movement of an electromagnet with a wire converter and a positron detector fixed in the space between its pole tips makes it possible to obtain a distribution of positron detector signals emerging from the wire converter and generated by quanta of the high-energy part of the bremsstrahlung spectrum from the coordinates of the direction of movement, and hence the distribution of quanta of the high-energy part of the bremsstrahlung spectrum along this direction, passing through the slotted collimator.
Устройство позволяет на основе зависимости энергии позитронов от энергии рождающих их квантов и зависимости движения позитронов в магнитном поле от напряженности магнитного поля получать распределения сигналов детектора позитронов от координат положения конвертора, соответствующие различным энергетическим интервалам высокоэнергетической части спектра тормозного излучения, а значит определять соответствующие фокусные пятна тормозного излучения.The device allows, on the basis of the dependence of the positron energy on the energy of the quanta generating them and the dependence of the motion of the positrons in the magnetic field on the magnetic field strength, to obtain the distribution of positron detector signals on the coordinates of the converter position corresponding to different energy intervals of the high-energy part of the bremsstrahlung spectrum, and therefore to determine the corresponding focal spots of the bremsstrahlung radiation.
На фиг. 1 показана схема устройства для определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя.In FIG. 1 shows a diagram of a device for determining the size of the focal spot of the brake radiation of the accelerator.
На фиг. 2 показаны распределения сигнала детектора позитронов по координате X при различных размерах щели щелевого коллиматора.In FIG. Figure 2 shows the distribution of the positron detector signal along the X coordinate for various sizes of the slit of the slot collimator.
На фиг. 3 показана зависимость ширины на полувысоте распределений сигналов детектора позитронов по координате X от размера щели коллиматора.In FIG. Figure 3 shows the half-width dependence of the positron detector signal distributions along the X coordinate on the size of the collimator slit.
Устройство для определения размеров фокусного пятна тормозного излучения ускорителя содержит основание 1 (фиг. 1), вдоль которого закреплен щелевой коллиматор, выполненный, например, в виде рамки 2 и закрепленных в ней двух блоков 3 из вольфрама с регулируемым расстоянием между их поверхностями, ограничивающими пространство щели с регулируемым размером di в диапазоне, например, от 0,1 до 1,0 мм.A device for determining the dimensions of the focal spot of the brake radiation of the accelerator contains a base 1 (Fig. 1) along which a slit collimator is fixed, made, for example, in the form of a
На основании 1 закреплены направляющие 4 платформы перемещения 5, которые расположены перпендикулярно поверхностям блоков 3, ограничивающих пространство щели щелевого коллиматора. На платформе перемещения 5 установлен электромагнит постоянного тока в виде магнитопровода 6 с обмоткой 7 и полюсными наконечниками 8, поверхности которых параллельны направляющим 4 и перпендикулярны входным поверхностям 9 блоков 3 щелевого коллиматора.On the
Конвертер 10 тормозного излучения в позитронное излучение, выполненный, например, из платиновой проволоки диаметром 0,1 мм, расположен перпендикулярно поверхностям полюсных наконечников 8 электромагнита и закреплен на них. Между полюсными наконечниками 8 закреплен детектор позитронов 11, выполненный, например, в виде сцинтилляционного детектора с пластмассовым сцинтиллятором.The
В стартовом положении платформы перемещения 5 относительно основания 1 устройство ориентируют относительно мишени 12 ускорителя 13, например бетатрона, так, чтобы ось пучка тормозного излучения ускорителя находилась в середине щели между блоками 3 щелевого коллиматора и в середине проволочного конвертера. L1 - расстояние между щелевым коллиматором 2 и конвертером 8. L2 - расстояние между мишенью 11 ускорителя 12 и щелевым коллиматором 2.In the starting position of the
В каждом импульсе работы ускорителя 12 пучок электронов падает на мишень 11. Выходящее из мишени 12 тормозное излучение создает на расстоянии от мишени, равном (L1+L2), в плоскости положения конвертера 3 поле тормозного излучения, возмущенное щелевым коллиматором 2. Кванты тормозного излучения взаимодействуют с конвертером 8 с образованием выходящих из конвертера 8 электронов, позитронов и вторичных квантов, причем поток позитронов создается только квантами с энергией, превышающей пороговую энергию образования электронно-позитронных пар, равную 1,02 МэВ. Через обмотку электромагнита 7 пропускают постоянный ток от источника постоянного тока и устанавливают его величину, соответствующую, например, максимальному выходному сигналу детектора позитронов 11. В магнитном поле между полюсными наконечниками 8 поток частиц анализируется и на детектор позитронов 11 попадают позитроны с энергией, задаваемой напряженностью магнитного поля (током в обмотке 7 электромагнита), положением детектора позитронов 10 и его размерами. Сигнал детектора позитронов 11 благодаря высокой эффективности регистрации позитронов и низкой эффективности регистрации квантов практически определяется падающими на конвертер 8 квантами тормозного излучения, имеющими энергию более 1,02 МэВ.Each pulse of the
Путем перемещения электромагнита вместе с конвертером 10 и детектором позитронов 11 на платформе перемещения 5 вдоль направляющих 4 относительно стартового положения измеряют распределение сигналов детектора позитронов 11 в зависимости от координат положения конвертера 10 по направлению перемещения X, которое соответствует распределению квантов тормозного излучения с энергией, превышающей 1,02 МэВ, вдоль направления перемещения X.By moving the electromagnet together with the
Измеряют распределения Di (i=1, 2, 3, …, n) сигналов детектора позитронов 11 в зависимости от координат положения конвертера 10 по направлению перемещения X при разных размерах di щели коллиматора, например, di=1=0,1 мм, di=2=0,2 мм, di=3=0,3 мм, …, di=6=1,0 мм.The distributions D i (i = 1, 2, 3, ..., n) of the signals of the
Распределения сигналов детектора позитронов 11 в зависимости от координаты положения конвертера 10 по направлению X при размерах щели коллиматора в диапазоне от 0.1 до 1 мм показаны на фиг. 2.The distributions of the signals of the
Зависимость ширины распределений на полувысоте FWHM от размера щели d приведена на фиг. 3. Экстраполяция зависимости к нулевому размеру щели дает ширину на полувысоте нормального распределения квантов по поверхности мишени - эффективный размер фокусного пятна высокоэнергетической части тормозного излучения ускорителя (FWHM_γ).The dependence of the distribution width at half maximum FWHM on the gap size d is shown in FIG. 3. Extrapolation of the dependence on the zero size of the gap gives the width at half maximum of the normal distribution of quanta over the target surface — the effective focal spot size of the high-energy part of the accelerator bremsstrahlung (FWHM_γ).
При необходимости определения размера фокусного пятна в направлении, отличном от X, получают распределение сигнала детектора позитронов 10 при соответствующей ориентации устройства относительно мишени ускорителя.If it is necessary to determine the size of the focal spot in a direction other than X, the signal distribution of the
Предлагаемое устройство дает возможность определять размер фокусного пятна с практически одинаковой достоверностью для всей высокоэнергетичной части спектра тормозного излучения благодаря возрастанию с энергией квантов вероятности рождения электронно-позитронных пар, что компенсирует уменьшение количества квантов с возрастанием их энергии в спектре тормозного излучения.The proposed device makes it possible to determine the size of the focal spot with almost the same reliability for the entire high-energy part of the bremsstrahlung spectrum due to an increase in the quantum probability of the production of electron-positron pairs, which compensates for the decrease in the number of quanta with an increase in their energy in the bremsstrahlung spectrum.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124899A RU2629759C1 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016124899A RU2629759C1 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2629759C1 true RU2629759C1 (en) | 2017-09-01 |
Family
ID=59797954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016124899A RU2629759C1 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2629759C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761014C1 (en) * | 2021-04-09 | 2021-12-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Method for determining accelerator brake radiation focal spot size |
RU2770409C1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-04-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Method for determining the size of the focal spot of the accelerator braking radiation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU313185A1 (en) * | И. И. Лапицкий, Е. А. Косарев, Г. Г. Карабек В. Е. Фед шев | DEVICE FOR DETERMINING THE DIMENSIONS OF FOCAL SPOTS OF SOURCES OF BRAKE RADIATION | ||
JP2016103451A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | キヤノン株式会社 | X-ray generation tube, x-ray generation device, and radiography system |
US20160166225A1 (en) * | 2010-11-26 | 2016-06-16 | Triple Ring Technologies, Inc. | Method and apparatus for controlling x-ray exposure |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2072643C1 (en) * | 1994-04-21 | 1997-01-27 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета | Method of production of small-sized bremsstrahlung focus in cyclic charged-particle accelerator |
-
2016
- 2016-06-21 RU RU2016124899A patent/RU2629759C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU313185A1 (en) * | И. И. Лапицкий, Е. А. Косарев, Г. Г. Карабек В. Е. Фед шев | DEVICE FOR DETERMINING THE DIMENSIONS OF FOCAL SPOTS OF SOURCES OF BRAKE RADIATION | ||
RU94015035A (en) * | 1994-04-21 | 1996-01-10 | Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета | METHOD OF OBTAINING A FOCAL SPOT OF BRAKE RADIATION OF SMALL DIMENSIONS IN A CYCLIC ACCELERATOR OF CHARGED PARTICLES |
US20160166225A1 (en) * | 2010-11-26 | 2016-06-16 | Triple Ring Technologies, Inc. | Method and apparatus for controlling x-ray exposure |
JP2016103451A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | キヤノン株式会社 | X-ray generation tube, x-ray generation device, and radiography system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2761014C1 (en) * | 2021-04-09 | 2021-12-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Method for determining accelerator brake radiation focal spot size |
RU2770409C1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-04-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» | Method for determining the size of the focal spot of the accelerator braking radiation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Baldini et al. | The design of the MEG II experiment: MEG II Collaboration | |
Utsunomiya et al. | Energy calibration of the NewSUBARU storage ring for laser Compton-scattering gamma rays and applications | |
JP6829837B2 (en) | Neutron capture therapy system and gamma ray detector for neutron capture therapy | |
KR101206005B1 (en) | Gamma-ray detection apparatus and gamma-ray detection method using the same | |
Luo et al. | X-ray generation from slanting laser–Compton scattering foráfuture energy-tunable Shanghai Laser Electron Gamma Source | |
RU2629759C1 (en) | Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation | |
JP2014190754A (en) | Neutron dosimetry device and neutron capture therapy device | |
Hsu et al. | Energy measurement of relativistic electron beams by laser Compton scattering | |
Krupka et al. | Design of modular multi-channel electron spectrometers for application in laser matter interaction experiments at Prague Asterix Laser System | |
Hai-Bo et al. | Monte Carlo simulation for bremsstrahlung and photoneutron yields in high-energy x-ray radiography | |
JP2010012056A (en) | Charged particle beam irradiation system | |
JP2009135018A (en) | X-ray generator and x-ray generation method | |
RU182076U1 (en) | X-ray fluorescence wire scanner of profiles of beams of ionizing radiation | |
RU2629948C1 (en) | Device for determining sizes of focus spot of accelerator brake radiation | |
Naranjo et al. | Compton spectrometer for FACET-II | |
RU204393U1 (en) | Device for measuring the spatial characteristics of ionizing radiation beams | |
JP6532008B2 (en) | Phantom device for neutron beam measurement | |
JP6875265B2 (en) | Neutron beam detector | |
JP2008014816A (en) | Nondestructive inspecting method and apparatus capable of precisely measuring presence of heterogeneous materials existing inside surface layer of complex structure in short time | |
Nayve | Study of LaBr3 (Ce) detector response to high energy helium ions | |
Belyshev et al. | On Monitoring on the Under-Development Source Based on Backward Compton Scattering for Photonuclear Research at MeV | |
Dermenev et al. | On Detection of Narrow Angle ${\rm e}\!+\!{\rm e}-$ Pairs From Dark Photon Decays | |
Ball et al. | CNGS: Effects of possible alignment errors | |
Herrmann | Large Angle Beamstrahlung Monitor | |
Amaglobeli et al. | Experimental Estimation of the Charm-Production Cross Section in pp Interactions at 70 GeV/c with the Aid of the SVD Setup |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190622 |