RU2761406C1 - Device for radiation exploration and reliability test of aerospace objects to impact of neutrons fluxes using a synchrocyclotron - Google Patents

Abstract

FIELD: radiation exposure and testing.

SUBSTANCE: invention relates to a device for radiation exposure and testing of the reliability of aerospace objects to the effect of neutron fluxes from atmospheric and outer space. The source of neutrons with a natural energy spectrum is a spallation target made of lead, at which a flux of 1000 MeV protons is directed. A continuous time spectrum of the neutron beam is provided, and the shape of its energy spectrum corresponds to the reference atmospheric-space spectrum. The target and collimator of the neutron beam are located inside the radiation shield wall of the synchrocyclotron. The collimator has a conical hole with a tunable aperture and is made movable to adjust the angle between the target and collimator axes. The stand with a set of test samples has the ability to move along the axis of the neutron beam.

EFFECT: possibility of irradiating targets from 1 cm² to 5 m² with a neutron flux after the collimator ≥3.6⋅10¹⁰ n⋅cm^-2⋅h with an exact correspondence of the energy spectrum of the neutron beam to the reference spectrum.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ускорительной технике и технике для генерации потоков нейтронов. Предлагаемое устройство предназначено для испытания надежности электронной компонентной базы (далее ЭКБ) и конструктивных элементов (далее КЭ) авиакосмического назначения (далее ΑΚΗ), а также биообъектов, находящихся и работающих в потоках атмосферного и космического нейтронного радиационного излучения с использованием ускорителя заряженных частиц типа синхроциклотрон (далее СЦ).The invention relates to accelerator technology and technology for generating neutron fluxes. The proposed device is designed to test the reliability of the electronic component base (hereinafter referred to as ECB) and structural elements (hereinafter FE) for aerospace purposes (hereinafter), as well as biological objects located and operating in streams of atmospheric and cosmic neutron radiation using a synchrocyclotron-type charged particle accelerator ( further SC).

Введение в проблему. Известно отрицательное воздействие нейтронных потоков атмосферно-космического излучения на ЭКБ и КЭ ΑΚΗ (J.F. Ziegler, Lars, et al. « Effect of Cosmic Rays on Computer Memories», Science, 206, 776, 1979) [1], (J. Kohler, B. Ehresman, C. Zeitlin. «Measurement of the neutron Spectrum in transit to Mars on the Mars Science Laboratory», Life Sciences in Space Research 5 (2015) 6-12) [2]. Испытанием их надежности при эксплуатации занимаются во всех ведущих странах мира (Норматив IEC, TS: IEC Technical Specification TS 62396-1, (Process Managem-ent for Avionics - Atmospherio Radiation Effects). May 2006 Available: http//www.iec.ch) [3], в том числе и в РФ (Н.К. Абросимов, Л.А. Вайшнене, А.С. Воробьев и др. «Создание и экспериментальное исследование пучка нейтронов на синхроциклотроне ПИЯФ для тестирования компонентов электроники на радиационную стойкость». Приборы и техника эксперимента, N4, 2010, c.5-12) [4].Introduction to the problem. The negative impact of neutron fluxes of atmospheric-cosmic radiation on EEE and CE is known (JF Ziegler, Lars, et al. "Effect of Cosmic Rays on Computer Memories", Science, 206, 776, 1979) [1], (J. Kohler, B. Ehresman, C. Zeitlin "Measurement of the neutron Spectrum in transit to Mars on the Mars Science Laboratory", Life Sciences in Space Research 5 (2015) 6-12) [2]. Their operational reliability is tested in all leading countries of the world (IEC standard, TS: IEC Technical Specification TS 62396-1, (Process Managem-ent for Avionics - Atmospherio Radiation Effects). May 2006 Available: http // www.iec.ch ) [3], including in the Russian Federation (N.K. Abrosimov, L.A. Vaishnene, A.S. Vorobiev, etc. "Creation and experimental study of a neutron beam at the PNPI synchrocyclotron for testing electronic components for radiation resistance" Devices and experimental techniques, N4, 2010, pp. 5-12) [4].

Известно, что в США (Definition of Capabilities Needed for Single Event Effect Test//Final Report DOT/FAA/TC-15-16, May 2015, U.S. Departament of Transportation, Federal Aviation Administration) [5], в Англии (Carlo Cazzaniga and Christopher D. Frost. «Progress of the Scientific Commissioning of a fast neutron beamline for Chip Irradiation». IOP Conf. Series:Jonurnal of Physics: Conf. Series 102(2018) 012038) [6] и КНР (Weijun Ni, Hantao Jing, Liying Zhang, Li Ou. "Possible atmospheric-like neutron beams CSNS (China Spallation Neutron Source)". Radiation Physics and chemisty. 152 (2018), 43-48) [7] для испытаний надежности объектов ΑΚΗ на нейтронных пучках создаются новые устройства и испытательные центры, для создания которых требуются большие энергетические и капитальные затраты, обеспечение радиационной безопасности, а также решение физико-технических проблем для создания нейтронного пучка (далее n-пучка) с определенными параметрами. Эти трудности обусловлены особенностью нейтронного излучения космического пространства, обладающего очень широким энергетическим диапазоном от нулевых энергий до ≥1000 МэВ и имеющего определенный энергетический спектр. За «эталон» принят естественный спектр нейтронов над Нью-Йорком на высоте уровня моря (JEDEC Joint Electronic Device Engineering Council). Standart Measurements and Reporting of Alpha Particlis and Terrestrial Cosmik Ray-Jnduced Soft Errors in Semiconducter Devices, JESD 89A, Oct. 2006. Available: http://www.jedec.org) [8]. Соответственно, для предлагаемого устройства требуется искусственный источник нейтронов такого же энергетического спектра. Так как энергетический спектр нейтронов простирается до энергии ≥1000 МэВ, то единственными генераторами таких нейтронов являются ускорители заряженных частиц на большие энергии. В частности, в России это синхроциклотрон СЦ-1000 на энергию 1000 МэВ в ПИЯФ, Гатчина (Н.К. Абросимов, Г.Ф. Михеев. «Радиотехнические системы синхроциклотрона Петербургского института ядерной физики». Гатчина, 2012) [9]. В связи с важностью проблемы разработаны международные стандарты JESD89A [8] и IEC TS [3] для таких устройств.It is known that in the USA (Definition of Capabilities Needed for Single Event Effect Test // Final Report DOT / FAA / TC-15-16, May 2015, US Departament of Transportation, Federal Aviation Administration) [5], in England (Carlo Cazzaniga and Christopher D. Frost. "Progress of the Scientific Commissioning of a fast neutron beamline for Chip Irradiation." IOP Conf. Series: Jonurnal of Physics: Conf. Series 102 (2018) 012038) [6] and China (Weijun Ni, Hantao Jing, Liying Zhang, Li Ou. "Possible atmospheric-like neutron beams CSNS (China Spallation Neutron Source)". Radiation Physics and chemisty. 152 (2018), 43-48) [7] new devices and test centers, the creation of which requires large energy and capital expenditures, ensuring radiation safety, as well as solving physical and technical problems to create a neutron beam (hereinafter n-beam) with certain parameters. These difficulties are due to the peculiarity of neutron radiation from outer space, which has a very wide energy range from zero energies to ≥1000 MeV and has a certain energy spectrum. The "standard" is the natural spectrum of neutrons over New York at sea level (JEDEC Joint Electronic Device Engineering Council). Standard Measurements and Reporting of Alpha Particlis and Terrestrial Cosmik Ray-Jnduced Soft Errors in Semiconducter Devices, JESD 89A, Oct. 2006. Available: http://www.jedec.org) [8]. Accordingly, the proposed device requires an artificial source of neutrons of the same energy spectrum. Since the energy spectrum of neutrons extends to energies ≥1000 MeV, the only generators of such neutrons are high-energy charged particle accelerators. In particular, in Russia it is the 1000 MeV SC-1000 synchrocyclotron at PNPI, Gatchina (NK Abrosimov, GF Mikheev. "Radio engineering systems of the synchrocyclotron of the Petersburg Institute of Nuclear Physics". Gatchina, 2012) [9]. Due to the importance of the problem, international standards JESD89A [8] and IEC TS [3] have been developed for such devices.

В качестве устройства-аналога выбрано (P.W. Lisowski et al. Nucl. Sci. and. End 106. 208, 1990) [10]. Это одно из ведущих и эффективно работающих устройств для радиационного облучения и испытаний надежности ЭКБ ΑΚΗ к воздействию нейтронов, созданное в Лос-Аламосской национальной лаборатории на базе установки LANSCE WNR, США.(P.W. Lisowski et al. Nucl. Sci. And. End 106. 208, 1990) [10] was selected as an analog device. This is one of the leading and efficiently operating devices for radiation exposure and testing the reliability of electronic components ΑΚΗ to the effect of neutrons, created at the Los Alamos National Laboratory on the basis of the LANSCE WNR facility, USA.

Устройство-аналог состоит из источника ускоренных протонов на энергию 800 МэВ, в качестве которого использован линейный ускоритель LAMPF, и из нейтронообразующей мишени, spallation target, (далее n-мишени) из вольфрама, находящейся в радиационно-защитном бункере из железобетона, который расположен на расстоянии 100 м от ускорителя. Устройство-аналог содержит испытательный стенд, расположенный на расстоянии 14 м от бункера. В испытательном стенде находятся испытываемые образцы ЭКБ ΑΚΗ и аппаратура контроля за параметрами n-пучка и состоянием испытываемых образцов.The device-analogue consists of a source of accelerated protons with an energy of 800 MeV, which is a linear accelerator LAMPF, and a neutron-forming target, a spallation target, (hereinafter n-target) made of tungsten, located in a radiation-protective bunker made of reinforced concrete, which is located on distance 100 m from the accelerator. The analog device contains a test bench located at a distance of 14 m from the bunker. The test bench contains EEE test samples ΑΚΗ and equipment for monitoring the parameters of the n-beam and the state of the test samples.

Устройство-аналог работает следующим образом. Ускоренный протонный пучок (далее p-пучок) с энергией 800 МэВ направляется на n-мишень, находящуюся в бункере. В результате взаимодействия протонов с веществом мишени (вольфрам) образуется поток нейтронов. Часть из этого потока проходит через окно-коллиматор, находящееся в стене бункера, и достигает испытательного стенда с расположенной на нем облучаемой нейтронами ЭКБ ΑΚΗ. Информация о параметрах испытаний и о параметрах n-пучка передается по линиям связи на пульт управления работой устройства.The analog device works as follows. An accelerated proton beam (hereinafter referred to as the p-beam) with an energy of 800 MeV is directed to an n-target located in the bunker. As a result of the interaction of protons with the target material (tungsten), a neutron flux is formed. Part of this flux passes through a collimator window located in the wall of the bunker and reaches the test bench with an EEE ΑΚΗ irradiated with neutrons located on it. Information about the test parameters and the parameters of the n-beam is transmitted via communication lines to the control panel for the operation of the device.

Недостатком устройства-аналога является неэффективное использование сложного и дорогостоящего линейного ускорителя, что приводит к удорожанию стоимости проведения испытаний, и из-за низкой энергии спектра нейтронного пучка 800 МэВ, тогда как энергия космических нейтронов достигает 1000 МэВ и выше.The disadvantage of the analog device is the ineffective use of a complex and expensive linear accelerator, which leads to an increase in the cost of testing, and because of the low energy of the spectrum of the neutron beam 800 MeV, while the energy of cosmic neutrons reaches 1000 MeV and above.

В качестве устройства-прототипа выбрано устройство для радиационного облучения и испытания надежности ЭКБ ΑΚΗ к воздействию нейтронов (А.С. Воробьев, Е.М. Иванов, Г.Ф. Михеев и др. Патент на изобретение №2668997 «Устройство для радиационного облучения и испытаний надежности электроники авиа-космического назначения к воздействию нейтронов с использованием ускорителя заряженных частиц», 2017) [11]. Устройств-прототип входит в пятерку эффективно работающих аналогичных устройств в мире (Е. Ivanov, О. Shcherbakov, A. Vorobyev et all. «Proton and neutron test facilities at 1 GeV Synchrocyclotron of PNPI for radiation resistance testing of avionic and space electronics». II International Conference «Nuclear data for science and Technology», September 11-16, 2016, Bruges, Belgium) [12].As a prototype device, a device for radiation exposure and testing of the reliability of electronic components ΑΚΗ to the effect of neutrons was selected (A.S. Vorobiev, E.M. Ivanov, G.F. tests of the reliability of electronics for aerospace purposes to the effect of neutrons using a charged particle accelerator ", 2017) [11]. The prototype device is one of the five effectively operating similar devices in the world (E. Ivanov, O. Shcherbakov, A. Vorobyev et all. "Proton and neutron test facilities at 1 GeV Synchrocyclotron of PNPI for radiation resistance testing of avionic and space electronics". II International Conference "Nuclear data for science and Technology", September 11-16, 2016, Bruges, Belgium) [12].

Устройство-прототип состоит из ускорителя заряженных частиц, синхроциклотрона, на энергию протонов 1000 МэВ [9] и n-мишени из свинца, размещенной внутри ускорительной камеры СЦ. В устройство-прототип входит радиотехнический блок импульсного дефлектора [9], который используется для заброса ускоренных до энергии 1000 МэВ протонов на n-мишень. В устройство-прототип также входят нейтроновод для транспортировки нейтронов на расстояние 36 м от n-мишени за пределы корпуса СЦ к испытательному стенду, где расположена облучаемая нейтронами ЭКБ ΑΚΗ и аппаратура контроля.The prototype device consists of a charged particle accelerator, a synchrocyclotron with proton energies of 1000 MeV [9] and an n-target made of lead, located inside the accelerator chamber of the SC. The prototype device includes a radio engineering unit of a pulsed deflector [9], which is used to inject protons accelerated to an energy of 1000 MeV onto an n-target. The prototype device also includes a neutron guide for transporting neutrons at a distance of 36 m from the n-target outside the SC body to the test bench, where the EEE irradiated with neutrons and the monitoring equipment are located.

Устройство-прототип работает следующим образом. СЦ переводится в импульсный режим работы, при котором ускоряемые в СЦ протоны при достижении энергии 1000 МэВ направляются на n-мишень при помощи импульсного дефлектора. В результате взаимодействия протонов со свинцовой мишенью образуется поток нейтронов 3⋅10¹⁴н⋅с^-1 в угле 4π широкого энергетического спектра. Часть этого потока попадает в нейтроновод и выводится через стену радиационной защиты в отдельное помещение, где расположен испытательный стенд и происходит облучение нейтронами образцов ЭКБ ΑΚΗ. Испытательный стенд оборудован необходимой аппаратурой для измерения параметров нейтронного пучка и контроля за параметрами испытываемых образцов ЭКБ ΑΚΗ.The prototype device works as follows. The SC is switched to a pulsed mode of operation, in which the protons accelerated in the SC are directed to the n-target when the energy reaches 1000 MeV using a pulsed deflector. As a result of the interaction of protons with a lead target, a neutron flux of 3⋅10 ¹⁴ n⋅s ^{-1 is formed} in a 4π angle of a wide energy spectrum. Part of this flux enters the neutron guide and is discharged through the wall of the radiation shield into a separate room where the test bench is located and the EEE samples ΑΚΗ are irradiated with neutrons. The test bench is equipped with the necessary equipment for measuring the parameters of the neutron beam and monitoring the parameters of the tested samples of EEE ΑΚΗ.

В общем виде прототип является автоматизированным устройством для радиационного облучения и испытаний надежности электроники авиа-космического назначения к воздействию нейтронов с энергетическим спектром, близким к естественному.In general, the prototype is an automated device for radiation exposure and testing of the reliability of aerospace electronics to the effect of neutrons with an energy spectrum close to natural.

Основные недостатки устройства-прототипа:The main disadvantages of the prototype device:

- Интенсивность потока нейтронов с энергиями 1-1000 МэВ в месте размещения облучаемых образцов ЭКБ ΑΚΗ в устройстве-прототипе составляет 4⋅10⁵ н⋅с^-1, что в 10 раз меньше, чем на других аналогичных устройствах в мире [6, 7]. Это увеличивает время набора необходимой величины флюэнса нейтронов и повышает стоимость тестирования.- The intensity of the neutron flux with energies of 1-1000 MeV at the location of the irradiated EEE samples ΑΚΗ in the prototype device is 4⋅10 ⁵ n⋅s ^-1 , which is 10 times less than on other similar devices in the world [6, 7] ... This increases the time required to acquire the required neutron fluence and increases the cost of testing.

- Поперечное сечение нейтронного пучка в месте размещения облучаемых образцов составляет ≤6 см, что ограничивает размеры облучаемых образцов.- The cross section of the neutron beam at the location of the irradiated samples is ≤6 cm, which limits the size of the irradiated samples.

- Оборудование СЦ и аппаратура, находящаяся в зале СЦ, не защищены от рассеянного нейтронного излучения из n-мишени.- SC equipment and equipment located in the SC hall are not protected from scattered neutron radiation from the n-target.

Из вышеперечисленного можно сделать вывод о неэффективном использовании СЦ в устройстве-прототипе для радиационного облучения и испытания надежности объектов авиакосмического назначения к воздействию потоков нейтронов из-за не реализации его потенциальных возможностей увеличения интенсивности нейтронного пучка.From the above, we can conclude about the ineffective use of SC in a prototype device for radiation exposure and testing the reliability of aerospace objects to the effect of neutron fluxes due to the failure to realize its potential for increasing the neutron beam intensity.

Задача изобретения - создание устройства для радиационного облучения объектов авиакосмического назначения к воздействию нейтронов, которое по сравнению с прототипом сокращает время набора необходимой величины флюэнса нейтронов и имеет возможность увеличения поперечного сечения нейтронного пучка в месте размещения облучаемого испытываемого объектаThe objective of the invention is to create a device for irradiation of aerospace objects to the effect of neutrons, which, in comparison with the prototype, reduces the time required to acquire the required neutron fluence and has the ability to increase the cross section of the neutron beam at the location of the irradiated test object

Технический эффект заключается в реализации поставленной задачи для создания наиболее эффективного устройства для радиационного облучения нейтронами и испытаний надежности объектов авиакосмического назначения.The technical effect consists in the implementation of the task to create the most effective device for radiation exposure by neutrons and testing the reliability of aerospace objects.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для радиационного облучения и испытания надежности объектов авиакосмического назначения к воздействию нейтронов с использованием синхроциклотрона с его составными частями: системой вывода протонов из камеры, электромагнитным трактом транспортировки протонов и поворотным электромагнитом, содержащее нейтронообразующую мишень, коллиматор нейтронного пучка, испытательный стенд с объектами авиакосмического назначения, пульт управления устройством и компьютер, новым является то, что нейтронообразующая мишень и коллиматор нейтронного пучка расположены в проеме круговой стены радиационной защиты синхроциклотрона, заполненного поглотителем рассеянных нейтронов, причем нейтронообразующая мишень выполнена из вещества с большой плотностью в виде цилиндрического стержня, длина которого равна средней величине свободного пробега протона в веществе мишени при энергии налетающего протона 1000 МэВ, а диаметр стержня равен диаметру протонного пучка, и мишень запрессована в металлический блок, охлаждаемый водой, а коллиматор нейтронного пучка выполнен из металла в виде прямоугольного блока с максимально возможными размерами, определяемыми размерами проема в стене радиационной защиты, и имеющего коническое отверстие для нейтронного пучка и дополнительные конические вставки для изменения диаметров входного и выходного отверстий коллиматора, причем ось коллиматора повернута к оси нейтронообразующей мишени на угол ϕ, величина которого зависит от плотности нейтронообразующей мишени и регулируется за счет поворота коллиматора, а испытательный стенд с объектами авиакосмического назначения выполнен подвижным вдоль оси нейтронного пучка относительно коллиматора за счет введенного рельсового пути, и пульт управления устройством связан с введенным блоком управления системой вывода протонного пучка из ускорительной камеры синхроциклотрона.The technical result is achieved by the fact that in the device for radiation exposure and reliability testing of aerospace objects to the effect of neutrons using a synchrocyclotron with its components: a system for extracting protons from a chamber, an electromagnetic path for transporting protons and a rotary electromagnet containing a neutron-forming target, a collimator of a neutron beam, a test stand with aerospace objects, a device control panel and a computer, new is that the neutron-forming target and the collimator of the neutron beam are located in the opening of the circular wall of the radiation protection of the synchrocyclotron, filled with an absorber of scattered neutrons, and the neutron-forming target is made of a substance with a high density in the form of a cylindrical a rod, the length of which is equal to the mean free path of a proton in the target material at an incident proton energy of 1000 MeV, and the diameter of the rod is equal to the diameter of the proton beam, and the target is pressed into a metal block cooled by water, and the neutron beam collimator is made of metal in the form of a rectangular block with the maximum possible dimensions, determined by the dimensions of the opening in the wall of the radiation protection, and having a conical hole for the neutron beam and additional conical inserts for changing the diameters of the input and the collimator outlet holes, with the collimator axis turned to the neutron-forming target axis by an angle ϕ, the value of which depends on the neutron-forming target density and is regulated by rotating the collimator, and the test bench with aerospace objects is movable along the neutron beam axis relative to the collimator due to the introduced rail path , and the control panel of the device is connected with the introduced control unit of the system for extracting the proton beam from the accelerating chamber of the synchrocyclotron.

Сущность предлагаемого устройства поясняется Фиг. 1а, 1б, 1в, 1г, где приведены схемы устройства.The essence of the proposed device is illustrated in Fig. 1a, 1b, 1c, 1d, where the diagrams of the device are shown.

На Фиг. 1а изображено:FIG. 1a shows:

1. Синхроциклотрон (СЦ).1. Synchrocyclotron (SC).

2. Круговая стена радиационной защиты СЦ 1.2. Circular wall of radiation protection SC 1.

3. Зал синхроциклотрона 1.3. Hall of the synchrocyclotron 1.

4. Система вывода протонов из ускорительной камеры СЦ 1.4. The system for extracting protons from the accelerating chamber SC 1.

5. Блок управления системой вывода 4.5. Output system control unit 4.

6. Электромагнитный тракт транспортировки выведенных из СЦ 1 протонов к «разводящему» электромагниту 7.6. Electromagnetic path for transporting protons removed from SC 1 to the "spreading" electromagnet 7.

7. «Разводящий» электромагнит, изменяющий направление выведенного протонного пучка (р-пучка).7. "Diverting" electromagnet, which changes the direction of the extracted proton beam (p-beam).

8. Нейтронообразующая мишень (n-мишень).8. Neutron-forming target (n-target).

9. Коллиматор нейтронного пучка с изменяемой апертурой.9. Variable aperture neutron beam collimator.

10. Проем в круговой стене радиационной защиты 2.10. Opening in the circular wall of radiation protection 2.

11. Испытательный стенд для облучения нейтронами ЭКБ и КЭ ΑΚΗ. 11.1. Рельсовый путь.11. Test stand for neutron irradiation of EKB and CE ΑΚΗ. 11.1. Rail track.

12. Облучаемый образец ЭКБ или КЭ ΑΚΗ.12. Irradiated sample of EEE or EC ΑΚΗ.

13. Экспериментальный зал.13. Experimental hall.

14. Стена радиационной защиты экспериментального зала 13.14. Wall of radiation protection of the experimental hall 13.

15. Пульт управления работой устройства.15. Control panel for the operation of the device.

16. Компьютер.16. Computer.

17. Пульт управления работой СЦ 1.17. Control panel for the operation of the SC 1.

18. Орбита р-пучка с энергией 1000 МэВ.18. Orbit of a p-beam with an energy of 1000 MeV.

19. Мишень спектрометра ГНЕЙС.19. Target of the GNEIS spectrometer.

20. Направление n-пучка спектрометра ГНЕЙС.20. Direction of the n-beam of the GNEIS spectrometer.

21. Измерительный стенд спектрометра ГНЕЙС.21. Measuring stand of the GNEIS spectrometer.

L13 - Ширина экспериментального зала 13.L13 - Experimental hall width 13.

Т2 - Толщина круговой стены радиационной защиты СЦ.T2 - The thickness of the circular wall of the radiation protection of the SC.

Т14 - Толщина стены радиационной защиты 14.Т14 - Radiation shielding wall thickness 14.

На Фиг. 16 изображен проем в круговой стене 2 радиационной защиты СЦ с находящимся в нем оборудованием, где:FIG. 16 shows an opening in a circular wall 2 of the radiation protection of the SC with the equipment located in it, where:

2. Круговая стена радиационной защиты СЦ 1.2. Circular wall of radiation protection SC 1.

8. Нейтронообразующая мишень (n-мишень).8. Neutron-forming target (n-target).

8.1. Блок охлаждения n-мишени, например из А1.8.1. Cooling unit for n-target, for example from A1.

9. Коллиматор нейтронного пучка с изменяемой апертурой.9. Variable aperture neutron beam collimator.

10. Проем в круговой стене радиационной защиты 2, заполненный брикетами из поглотителя нейтронов.10. Aperture in the circular wall of radiation protection 2, filled with briquettes from a neutron absorber.

11. Испытательный стенд для облучения нейтронами ЭКБ и КЭ ΑΚΗ.11. Test stand for neutron irradiation of EKB and CE ΑΚΗ.

11.1. Рельсовый путь для перемещения испытательного стенда 11.11.1. Rail track for moving the test bench 11.

12. Облучаемый образец ЭКБ или КЭ ΑΚΗ.12. Irradiated sample of EEE or EC ΑΚΗ.

n - направление оси n-пучкаn is the direction of the axis of the n-beam

ϕ - угол между осями коллиматора 9 и n-мишени 8.ϕ is the angle between the axes of the collimator 9 and the n-target 8.

Δϕ - угол регулировки для угла ϕ.Δϕ is the adjustment angle for the angle ϕ.

S - расстояние между коллиматором 9 и облучаемым образцом 12.S is the distance between the collimator 9 and the irradiated sample 12.

На Фиг. 1в изображена схема нейтронообразующей мишени (n-мишени), охлаждаемая водой.FIG. 1c shows a diagram of a neutron-forming target (n-target) cooled by water.

8. Нейтронообразующая мишень (n-мишень).8. Neutron-forming target (n-target).

8.1. Блок охлаждения n-мишени 8, например, из алюминия (Al), охлаждаемый водой (H₂O).8.1. Cooling block n-target 8, for example, made of aluminum (Al), cooled with water (H ₂ O).

а - расстояние оси n-мишени от основанияa is the distance of the n-target axis from the base

b - высота блока охлаждения n-мишениb - height of the n-target cooling block

с - ширина блока охлаждения n-мишенис - width of the n-target cooling block

L - длина стержня n-мишени, размер блока охлажденияL - length of the n-target rod, size of the cooling block

d - диаметр стержня n-мишениd - diameter of the n-target rod

На Фиг. 1г изображена схема коллиматора n-пучка с изменяемой апертурой.FIG. 1d shows a diagram of an n-beam collimator with a variable aperture.

9. Коллиматор n-пучка из стали,9. Steel n-beam collimator,

9.1. Набор конических вставок,9.1. Tapered insert set,

ϕ - направление поворота коллиматора,ϕ - direction of rotation of the collimator,

d₁ - диаметр входного отверстия,d ₁ - diameter of the inlet,

d₂ - диаметр выходного отверстия,d ₂ - the diameter of the outlet,

g - высота и ширина коллиматора 9,g - height and width of collimator 9,

h - размер коллиматора 9 по оси n-пучка,h is the size of the collimator 9 along the n-beam axis,

а - расстояние от оси отверстия в коллиматоре 9 до его основания,a is the distance from the axis of the hole in the collimator 9 to its base,

е - вертикальный размер коллиматора 9.e - vertical size of the collimator 9.

Рассмотрим конструкцию и работу предлагаемого устройства Фиг. 1а,б,в,г на примере использования в качестве его составной части синхроциклотрона типа СЦ-1000 [9]: диаметр полюсов 6 м, масса 8000 т, потребляемая мощность 1 МВт, диаметр зала 3-30 м, толщина круговой стены радиационной защиты Т2=8 м, Т14=6 м. Частота ускорения протонов 28÷3 МГц, напряжение на дуанте 10 кВ, интенсивность протонного пучка 1,8⋅10¹³ протон/с. Синхроциклотрон 1 окружен круговой стеной 2 радиационной защиты, образующей зал 3. Устройство Фиг. 1а состоит из системы вывода 4 протонов из ускорительной камеры СЦ 1 и из блока управления 5 работой системы вывода 4, а также из электромагнитного тракта 6 для транспортировки выведенных из СЦ 1 протонов к «разводящему» электромагниту 7. Устройство включает в себя нейтронообразующую мишень (n-мишень) 8 и коллиматор нейтронного пучка с изменяемой апертурой 9, которые оба расположены в проеме 10 стены 2 радиологической защиты.Consider the design and operation of the proposed device FIG. 1a, b, c, d on the example of using a synchrocyclotron of the STs-1000 type as its component [9]: pole diameter 6 m, weight 8000 t, power consumption 1 MW, hall diameter 3-30 m, thickness of the circular wall of radiation protection Т2 = 8 m, Т14 = 6 m. The proton acceleration frequency is 28 ÷ 3 MHz, the voltage on the dee is 10 kV, the proton beam intensity is 1.8⋅10 ¹³ proton / s. The synchrocyclotron 1 is surrounded by a circular wall 2 of radiation shielding forming hall 3. The device FIG. 1a consists of a system for the extraction of 4 protons from the accelerating chamber SC 1 and from the control unit 5 for the operation of the output system 4, as well as from the electromagnetic path 6 for transporting protons removed from SC 1 to the "spreading" electromagnet 7. The device includes a neutron-forming target (n target) 8 and a neutron beam collimator with a variable aperture 9, which are both located in the opening 10 of the wall 2 of the radiological protection.

В устройство также входит испытательный стенд 11 с образцами ЭКБ или КЭ ΑΚΗ 12. Стенд 11 расположен в экспериментальном зале 13, который также окружен стеной радиационной защиты 14. Структура и функциональное назначение стенда 11 аналогичны стенду [11]. Испытательный стенд 11 состоит из блоков аппаратуры для измерения параметров n-пучка. В стенд 11 входят также блоки питания и тестирования облучаемых образцов ЭКБ или КЭ ΑΚΗ 12. Расстояние S между коллиматором 9 и стендом 11 можно менять в пределах экспериментального зала 13.The device also includes a test bench 11 with samples of EEE or CE-12. Bench 11 is located in the experimental hall 13, which is also surrounded by a wall of radiation protection 14. The structure and functionality of the bench 11 are similar to those of the bench [11]. Test bench 11 consists of blocks of equipment for measuring the parameters of the n-beam. Stand 11 also includes power supplies and testing of the irradiated samples of EEE or CE ΑΚΗ 12. The distance S between collimator 9 and stand 11 can be changed within the experimental hall 13.

В устройство входит пульт управления устройством 15 и компьютер 16 для управления работой всего предлагаемого устройства. Пульт 15 связан с испытательным стендом 11, с блоком управления системой вывода 5, с компьютером 16, и также связан с пультом 17 для управления режимами работы СЦ 1.The device includes a control panel for the device 15 and a computer 16 to control the operation of the entire proposed device. The panel 15 is connected to the test bench 11, to the control unit of the output system 5, to the computer 16, and is also connected to the panel 17 to control the operating modes of SC 1.

На Фиг. 1б показан проем 10 в круговой стене радиационной защиты 2 и находящиеся в проеме 10 n-мишень 8 и коллиматор 9. Ось коллиматора 9 повернута относительно оси n-мишени 8 на угол ϕ, который можно менять в пределах ±Δϕ за счет поворота коллиматора 9. Расстояние между n-мишенью 8 и коллиматором 9 минимально возможное. Свободное пространство проема 10 заполнено поглотителем рассеянных нейтронов, например - брикетами из полиэтилена, для снижения нейтронного радиационного фона в залах 3, 13.FIG. 1b shows the opening 10 in the circular wall of the radiation shield 2 and the n-target 8 and the collimator 9 located in the opening 10. The axis of the collimator 9 is rotated relative to the axis of the n-target 8 by an angle ϕ, which can be changed within ± ∆ϕ due to the rotation of the collimator 9. The distance between the n-target 8 and the collimator 9 is the minimum possible. The free space of the opening 10 is filled with an absorber of scattered neutrons, for example - polyethylene briquettes, to reduce the neutron radiation background in halls 3, 13.

На Фиг. 1б показан также испытательный стенд 11 с находящимися на нем образцами ЭКБ или КЭ ΑΚΗ 12 для облучения их нейтронами. Расстояние S между коллиматором 9 и облучаемым образцом 12 можно изменять в пределах экспериментального зала за счет передвижения стенда 11 вдоль оси n-пучка по рельсовому пути 11.1.FIG. 1b also shows test bench 11 with EEE or CE-12 samples on it for irradiation with neutrons. The distance S between the collimator 9 and the irradiated sample 12 can be changed within the experimental hall by moving the stand 11 along the axis of the n-beam along the track 11.1.

На Фиг. 1в изображена конструкция нейтронообразующей мишени 8, n-мишень выполнена из вещества большой плотности (свинец Pb, вольфрам W, уран U) в виде цилиндра диаметром d и длиной L. Диаметр n-мишени d соответствует диаметру р-пучка, направленного на n-мишень после его отклонения разводящим электромагнитом 7. Длина n-мишени L равна пробегу протона с энергией 1000 МэВ в веществе мишени. Для обеспечения теплосъема n-мишень 8 запрессована в блок охлаждения 8-1, например, из алюминия (Al) и охлаждается водой (H₂O) для автостабилизации температуры n-мишени при эксплуатации.FIG. 1c shows the design of a neutron-forming target 8, the n-target is made of a high-density substance (lead Pb, tungsten W, uranium U) in the form of a cylinder with a diameter d and a length L. The diameter of the n-target d corresponds to the diameter of the p-beam directed at the n-target after its deflection by the spreading electromagnet 7. The length of the n-target L is equal to the path of a proton with an energy of 1000 MeV in the target material. To ensure heat removal, the n-target 8 is pressed into a cooling unit 8-1, for example, made of aluminum (Al) and is cooled with water (H ₂ O) to automatically stabilize the temperature of the n-target during operation.

На Фиг. 1г изображена конструкция коллиматора с изменяемой апертурой. Габариты коллиматора n-пучка 9 выбираются исходя из размеров проема 10 как максимально возможные.FIG. 1d shows the design of a collimator with a variable aperture. The dimensions of the n-beam collimator 9 are selected based on the dimensions of the opening 10 as the maximum possible.

Коллиматор n-пучка 9 представляет собой стальной блок площадью g×g и толщиной h, в котором имеется коническое отверстие, где d₁ - диаметр отверстия со стороны входа n-пучка из мишени 8, а d₂ - диаметр отверстия со стороны выхода n-пучка. Соотношение d₂/d₁ можно изменять путем добавления в отверстие коллиматора 9 конических вставок 9.1. Коллиматор 9 располагается вплотную к мишени 8 и полностью находится внутри проема 10. Коллиматор 9 выполнен подвижным для регулировки угла ϕ между осями n-мишени 8 и коллиматором 9 в пределах ±Δϕ (механизм для регулирования угла ϕ на Фиг. 1г не показан). Величина угла ϕ зависит от вещества и формы n-мишени.The collimator of the n-beam 9 is a steel block with an area g × g and a thickness h, in which there is a conical hole, where d ₁ is the diameter of the hole from the entrance of the n-beam from the target 8, and d ₂ is the diameter of the hole from the exit n- beam. The d ₂ / d ₁ ratio can be changed by adding 9 conical inserts 9.1 to the collimator hole. The collimator 9 is located close to the target 8 and is completely inside the opening 10. The collimator 9 is made movable to adjust the angle ϕ between the axes of the n-target 8 and the collimator 9 within ± Δϕ (the mechanism for adjusting the angle ϕ is not shown in Fig. 1d). The value of the angle ϕ depends on the substance and the shape of the n-target.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

В зависимости от задач радиационного облучения и целей тестирования предварительно устанавливаются необходимые параметры и режимы работы СЦ 1 и отдельных блоков устройства. Устанавливаются режимы работы тракта транспортировки 6 и величина тока в разводящем электромагните 7 для отклонения р-пучка к n-мишени 8 известным способом [9], с. 312-326. Синхроциклотрон 1 переводится из режима штатного функционирования импульсным пучком в режим работы «непрерывного p-пучка» известным способом «временной растяжки» [9], с. 267-282. Устанавливаются: угол поворота ϕ оси коллиматора 9 относительно оси n-мишени 8, соотношение диаметров d₁/d₂ в коллиматоре 9 и расстояние S от коллиматора 9 до облучаемого образца 12.Depending on the tasks of radiation exposure and the goals of testing, the necessary parameters and modes of operation of SC 1 and individual units of the device are preset. The operating modes of the transport path 6 and the value of the current in the spreading electromagnet 7 for deflecting the p-beam to the n-target 8 in a known manner [9], p. 312-326. Synchrocyclotron 1 is transferred from the mode of normal operation by a pulsed beam to the mode of operation of a "continuous p-beam" by the known method of "time stretching" [9], p. 267-282. Set: the angle of rotation ϕ of the axis of the collimator 9 relative to the axis of the n-target 8, the ratio of the diameters d ₁ / d ₂ in the collimator 9 and the distance S from the collimator 9 to the irradiated sample 12.

Объекты облучения 12: образцы ЭКБ, функциональные платы или блоки электроники, конструктивные элементы ΑΚΗ и т.п. размещаются на измерительном стенде 11 (иногда друг за другом). Затем с пульта управления работой устройства 15 поступает сигнал на пульт управления работой СЦ 17 для проведения режима тестирования.Irradiation objects 12: EEE samples, functional boards or electronics blocks, structural elements ΑΚΗ, etc. are placed on the measuring stand 11 (sometimes one after the other). Then, from the control panel for the operation of the device 15, a signal is sent to the control panel for the operation of the SC 17 to conduct the testing mode.

Для образования необходимого потока нейтронов используется процесс взаимодействия ускоренных в СЦ 1 до энергии 1000 МэВ протонов с веществом n-мишени 8. В результате ядерного взаимодействия n-мишень 8 становится источником нейтронов, параметры которого предварительно рассчитываются методом Монте-Карло и окончательно определяются экспериментально. Коррекция осуществляется следующим образом. Известно, что на СЦ-1000 существует (а на других устройствах с использованием синхроциклотрона может быть создан) спектрометр типа ГНЕЙС (аббревиатура: Гатчинский-Нейтронный-Спектрометр), (Abrosimov N.K., Borukhovich G.Z., Laptev А.В., et all. «Neutron Time-of-Flight Spectrometer GNEIS at the Gatchina 1GeV Proton Synchrocyclotron». Nucl. Instrum. Methods A242, N 1, 1985, p.121-133) [13]. Важно отметить, что форма энергетического спектра нейтронов пучка ГНЕЙС измеряется с очень высокой точностью. Методика измерения описана в [4], [14] (Oleg A. Shcherbakov, Alexander S. Vorobyev, Alexei Μ. Gagarski et all. "ISNP/GNEIS Fasility in Gatchina for Neutron Testing with Atmospheric-Like Spektrum". IEEE Transachion on Nuclear Science, 0018-9499, 2016 IEEE.For the formation of the required neutron flux, the process of interaction of protons accelerated in SC 1 to an energy of 1000 MeV with the matter of n-target 8 is used. As a result of nuclear interaction, the n-target 8 becomes a neutron source, the parameters of which are preliminarily calculated by the Monte Carlo method and are finally determined experimentally. The correction is carried out as follows. It is known that on the SC-1000 there is (and on other devices using the synchrocyclotron can be created) a spectrometer of the GNEIS type (abbreviation: Gatchinsky-Neutron-Spectrometer), (Abrosimov NK, Borukhovich GZ, Laptev A.V., et all. " Neutron Time-of-Flight Spectrometer GNEIS at the Gatchina 1GeV Proton Synchrocyclotron "Nucl. Instrum. Methods A242, No. 1, 1985, p. 121-133) [13]. It is important to note that the shape of the neutron energy spectrum of the GNEIS beam is measured with a very high accuracy. The measurement technique is described in [4], [14] (Oleg A. Shcherbakov, Alexander S. Vorobyev, Alexei Μ. Gagarski et all. "ISNP / GNEIS Fasility in Gatchina for Neutron Testing with Atmospheric-Like Spektrum". IEEE Transachion on Nuclear Science, 0018-9499, 2016 IEEE.

See http://www.ieee.org/publications_standarts/publications/rights/indecx.html for more information).See http://www.ieee.org/publications_standarts/publications/rights/indecx.html for more information).

Также известно [9] стр. 291-293, что на СЦ-1000 предусмотрен способ работы в режиме разделения интенсивности его протонного пучка на две части (в любом соотношении между ними) в каждом цикле работы СЦ. Для коррекции формы энергетического спектра n-пучка введен блок управления 5 системой вывода 4. При этом часть ускоряемого пучка при помощи системы вывода 4 направляется по каналу транспортировки 6 к разводящему магниту 7 и к n-мишени 8, а вторая его часть по направлению n-пучка 20 спектрометра ГНЕЙС направляется на мишень 19. Нейтронный пучок мишени ГНЕЙС транспортируется к собственному, специальному измерительному стенду 21 спектрометра ГНЕЙС (на Фиг. 1а мишень 19, направление n-пучка 20 и измерительный стенд 21 спектрометра ГНЕЙС указаны пунктирной линией). Таким образом, на измерительном стенде 11 предлагаемого устройства и на стенде 21 спектрометра ГНЕЙС одновременно существуют два нейтронных пучка, выходящие из двух нейтронно-образующих мишеней и облучаемые частями одного и того же протонного пучка с энергией 1000 МЭВ. Так как форма энергетического спектра n-пучка на стенде ГНЕЙС известна с высокой точностью, то он может являться «эталонным спектром» для предлагаемого устройства. Поэтому методом сравнения между собой этих двух существующих одновременно спектров можно проводить коррекцию формы энергетического спектра n-пучка предлагаемого устройства до 2-3% при помощи изменения угла ϕ коллиматора 9.It is also known [9] pp. 291-293 that the SC-1000 provides a method of operation in the mode of dividing the intensity of its proton beam into two parts (in any ratio between them) in each cycle of the SC. To correct the shape of the energy spectrum of the n-beam, a control unit 5 of the extraction system 4 is introduced. In this case, a part of the accelerated beam with the help of the extraction system 4 is directed along the transport channel 6 to the spreading magnet 7 and to the n-target 8, and its second part in the direction n- beam 20 of the GNEIS spectrometer is directed to the target 19. The neutron beam of the GNEIS target is transported to its own, special measuring stand 21 of the GNEIS spectrometer (in Fig. 1a, the target 19, the direction of the n-beam 20 and the measuring stand 21 of the GNEIS spectrometer are indicated by a dashed line). Thus, at the measuring stand 11 of the proposed device and at the stand 21 of the GNEIS spectrometer, there are simultaneously two neutron beams emerging from two neutron-forming targets and irradiated by parts of the same proton beam with an energy of 1000 MeV. Since the shape of the energy spectrum of the n-beam at the GNEIS stand is known with high accuracy, it can be a "reference spectrum" for the proposed device. Therefore, by comparing these two existing simultaneously spectra, it is possible to correct the shape of the energy spectrum of the n-beam of the proposed device up to 2-3% by changing the angle ϕ of the collimator 9.

Важно отметить, что СЦ является импульсным ускорителем. Его p-пучок выводится из ускорителя или поступает на мишень в виде отдельных импульсов очень малой длительности ~ 50-100 мкс и при больших интервалах между ними ~ 20 мс. Соответственно и временной спектр нейтронного пучка имеет импульсный характер. Такой временный спектр нейтронов не соответствует реальным условиям нахождения аппаратуры в космосе, где существует непрерывный во времени поток нейтронов. Это приводит к некоторым нежелательным эффектам в тестируемой электронике и затрудняет интерпретацию оценки ее параметров (А.В. Согоян, А.Ю. Егоров, И.И. Шведов-Шиловский и др. «Исследование влияния длительности импульса излучения на уровне ТЭ и сбоев современных СВИС». Стойкость-2019, стр. 242) [15].It is important to note that SC is a pulse accelerator. Its p-beam is extracted from the accelerator or enters the target in the form of separate pulses of very short duration ~ 50-100 μs and at large intervals between them ~ 20 ms. Accordingly, the time spectrum of the neutron beam has a pulsed character. Such a temporal spectrum of neutrons does not correspond to the real conditions of finding equipment in space, where there is a continuous flow of neutrons in time. This leads to some undesirable effects in the tested electronics and complicates the interpretation of the estimation of its parameters (A.V. Sogoyan, A.Yu. Egorov, I.I. SVIS ". Resistance-2019, p. 242) [15].

В предлагаемом устройстве временной спектр нейтронного пучка приближен к естественному непрерывному за счет перевода работы СЦ 1 в режим непрерывного протонного пучка стандартным методом «временной растяжки» с использованием системы вывода 4 [9], с. 267-282.In the proposed device, the time spectrum of the neutron beam is close to the natural continuous one due to the transfer of the SC 1 operation to the continuous proton beam mode by the standard method of "time stretching" using the extraction system 4 [9], p. 267-282.

Процесс испытания ЭКБ ΑΚΗ проводится в режиме штатной эксплуатации (B.C. Анашин. «Отраслевая система мониторинга ионизирующих излучений космического пространства». Петербургский журнал электроники, N1, 2009, с. 57-52.) [16], (А.С. Бычков, А.С. Козюков, В.Т. Гаврилов «Актуальные вопросы эксплуатации испытательных стендов контроля стойкости ЭКБ к воздействию ТЗЧ КП») [17]. Тестирование ведется в соответствии с протоколом [3], [8]. Контроль за радиационным фоном в залах 3 и 13 осуществляется независимо.The EEE test process ΑΚΗ is carried out in the normal operation mode (BC Anashin. "Industry system for monitoring ionizing radiation of outer space." Petersburg journal of electronics, N1, 2009, pp. 57-52.) [16], (A. .S. Kozyukov, VT Gavrilov "Topical issues of operation of test stands for monitoring the resistance of electronic components to the impact of TZCH KP") [17]. Testing is carried out in accordance with the protocol [3], [8]. Monitoring of the background radiation in halls 3 and 13 is carried out independently.

Указанные на Фиг. 1 блоки и связи между ними обеспечивают конструктивно-функциональное единство составных частей предлагаемого устройства и превращают его в единое автоматизированное устройство для радиационного экспресс облучения и испытания надежности объектов авиакосмического назначения к воздействию нейтронов с использованием синхроциклотрона. Конструктивно блоки и системы связи могут быть выполнены в стандарте КАМАК, который широко используется в технике проведения экспериментов на ускорителях, а вся система управления устройством представляет собой многоуровневую АСУ (Ю.Ф. Певчев, К.Г. Финогенов «Автоматизация физического эксперимента». М. Энергоиздат, 1986) [18].Referring to FIG. 1, the blocks and connections between them ensure the structural and functional unity of the constituent parts of the proposed device and turn it into a single automated device for express radiation irradiation and testing the reliability of aerospace objects to the effects of neutrons using a synchrocyclotron. Structurally, the communication units and systems can be made in the CAMAC standard, which is widely used in the technique of conducting experiments on accelerators, and the entire control system of the device is a multilevel ACS (Yu.F. Pevchev, K.G. Finogenov "Automation of a physical experiment". M . Energoizdat, 1986) [18].

Например, оценим величину n-потока в предлагаемом устройстве при следующих выбранных конструктивных параметрах:For example, let us estimate the value of the n-flow in the proposed device with the following selected design parameters:

- Нейтронная мишень 8, Фиг. 1в: материал - свинец, диаметр d=40 мм, длина L=400 мм. Рассеиваемая тепловая мощность ~1-1.5 кВт. Для мишени из свинца ϕ=27°, Δϕ=±3°- Neutron target 8, Fig. 1c: material - lead, diameter d = 40 mm, length L = 400 mm. Dissipated heat power ~ 1-1.5 kW. For a lead target ϕ = 27 °, Δϕ = ± 3 °

- Оболочка мишени 8.1, Фиг. 1в: материал - алюминий. Размеры: а=800 мм, b=1200 мм, с=500 мм. Охлаждение - вода.- Target shell 8.1, Fig. 1c: material - aluminum. Dimensions: a = 800 mm, b = 1200 mm, c = 500 mm. Cooling - water.

- Коллиматор n-пучка 9, Фиг. 1г: материал - сталь, размеры а=800 мм, е=1550 мм, g=1500 мм, h=2000 мм, d₁ ^min=30 мм, d₁ ^max=60 мм, d₂ ^min=30 мм, d₂ ^max=1000 мм.- n-beam collimator 9, Fig. 1d: material - steel, dimensions a = 800 mm, e = 1550 mm, g = 1500 mm, h = 2000 mm, d ₁ ^min = 30 mm, d ₁ ^max = 60 mm, d ₂ ^min = 30 mm, d ₂ ^max = 1000 mm.

Размеры n-пучка на испытательном стенде 11 регулируются от 1 см² до нескольких квадратных метров за счет изменения соотношения диаметров d₂/d₁ в коллиматоре 9 и расстояния S от коллиматора 9 до облучаемого образца 12, которое можно изменять от 4 м до 15 м.The dimensions of the n-beam on the test bench 11 are adjustable from 1 cm ² to several square meters by changing the ratio of the diameters d ₂ / d ₁ in the collimator 9 and the distance S from the collimator 9 to the irradiated sample 12, which can be changed from 4 m to 15 m ...

Интенсивность протонного пучка СЦ-1000 составляет величину 6⋅10¹²р⋅с^-1. Размер p-пучка регулируется и может быть сформирован до диаметра n-мишени 8 d=40 мм [9].The intensity of the SC-1000 proton beam is 6⋅10 ¹² p⋅s ^-1 . The size of the p-beam is adjustable and can be formed up to the diameter of the n-target 8 d = 40 mm [9].

Расчет величины нейтронного потока из мишени, выполненной из свинца, был проведен методом Монте-Карло с учетом результатов измерений, полученных при эксплуатации устройства-прототипа [11]. В предлагаемом устройстве ожидаемый максимальный поток нейтронов из n-мишени 8 после коллиматора 9 оценивается величиной W≈3⋅10¹⁰ н⋅см^-2, а форма его энергетического спектра будет отличаться от стандартного не более чем на 3-5%.The calculation of the neutron flux from a target made of lead was carried out by the Monte Carlo method taking into account the measurement results obtained during the operation of the prototype device [11]. In the proposed device, the expected maximum neutron flux from the n-target 8 after the collimator 9 is estimated as W≈3⋅10 ¹⁰ n⋅cm ^-2 , and the shape of its energy spectrum will differ from the standard by no more than 3-5%.

Предлагаемое устройство обладает существенными преимуществами, а его структурное и конструктивное решение принципиально отличается от прототипа и других известных устройств.The proposed device has significant advantages, and its structural and constructive solution is fundamentally different from the prototype and other known devices.

Перечислим эти особенности и преимущества подробно.Let's list these features and benefits in detail.

1. В предлагаемом устройстве величина потока нейтронов W на облучаемом объекте в ~ 20 раз больше, чем у прототипа.1. In the proposed device, the neutron flux W on the irradiated object is ~ 20 times greater than that of the prototype.

Действительно, у прототипа W=1,5⋅10⁹ н⋅см^-2⋅час при расстоянии по оси n-пучка между n-мишенью из свинца и испытательным стендом 36 м, которое не может быть уменьшено из-за функциональных свойств устройства-прототипа [11].Indeed, the prototype has W = 1.5⋅10 ⁹ n⋅cm ^-2 hour at a distance along the n-beam axis between the n-target made of lead and the test bench 36 m, which cannot be reduced due to the functional properties of the device. prototype [11].

В предлагаемом устройстве это расстояние уменьшено до S_min=4 м. Уменьшение расстояния между коллиматором 8 и образцом ЭКБ 12 дает выигрыш в величине нейтронного потока в (36/4)²≈80 раз. Однако в предлагаемом устройстве в отличие от прототипа применена система вывода протонов 4 с коэффициентом вывода 30% [9], с. 45, поэтому поток нейтронов увеличивается в 80⋅0,3≈24 раза.In the proposed device, this distance is reduced to S _min = 4 m. Reducing the distance between the collimator 8 and the sample EKB 12 gives a gain in the magnitude of the neutron flux in (36/4) ² ≈80 times. However, in the proposed device, in contrast to the prototype, a proton extraction system 4 with an extraction coefficient of 30% is used [9], p. 45, therefore the neutron flux increases 80⋅0.3-24 times.

Таким образом, в предлагаемом устройстве ожидаемый поток нейтронов W=1,5⋅10⁹⋅24=3,6⋅10¹⁰н⋅см^-2⋅час. При такой величине потока нейтронов предлагаемое устройство будет входить в один ряд с аналогичными устройствами существующих и проектируемых мировых центров испытаний на нейтронных пучках: в США, SNS ОК-Ридж WS, [5]; в Европе, Chip IR/ISIS, Резерфордская лаборатория, [6]; в Китае, CSNS, Донггуан, [7], у которых максимальный нейтронный поток достигает величины W≈3⋅10¹⁰н⋅см^-2⋅час.Thus, in the proposed device, the expected neutron flux W = 1.5⋅10 ⁹ ⋅24 = 3.6⋅10 ¹⁰ n⋅cm ^-2 hour. With such a neutron flux, the proposed device will be on a par with similar devices of existing and projected world centers for testing neutron beams: in the USA, SNS OK-Ridge WS, [5]; in Europe, Chip IR / ISIS, Rutherford Laboratory, [6]; in China, CSNS, Dongguan, [7], for which the maximum neutron flux reaches the value W≈3⋅10 ¹⁰ n⋅cm ^-2 hour.

Отметим также, что для синхроциклотрона СЦ-1000 НИЦ КИ ПИЯФ, предлагаемого для использования в изобретении, имеется потенциальная возможность увеличения интенсивности его p-пучка до величины 10÷20 мкА [9], стр. 312, т.е. в 3÷7 раз без капитальных затрат. В этом случае поток нейтронов в предлагаемом устройстве сможет достигать величины W≈2,5⋅10¹¹ н⋅см^-2⋅час, и предлагаемое устройство может стать мировым лидером в ряду аналогичных устройств для радиационного облучения нейтронами различных объектов.We also note that for the STs-1000 synchrocyclotron of the NRC KI PNPI, proposed for use in the invention, there is a potential possibility of increasing the intensity of its p-beam to a value of 10–20 μA [9], p. 312, i.e. 3 ÷ 7 times without capital expenditures. In this case, the neutron flux in the proposed device can reach the value W≈2.5⋅10 ¹¹ n⋅cm ^-2 hour, and the proposed device can become the world leader in a number of similar devices for radiation irradiation of various objects by neutrons.

2. В предлагаемом устройстве в отличие от прототипа имеется возможность облучения испытываемых образцов размером от 1 см² до ~ 1÷5 м².2. In the proposed device, in contrast to the prototype, it is possible to irradiate test specimens with a size from 1 cm ² to ~ 1 ÷ 5 m ² .

Действительно, введение в предлагаемое устройство коллиматора 8 с перестраиваемой апертурой d₁, d₂ и возможность изменения расстояния S вдоль оси n-пучка от коллиматора 8 до стенда 11 в пределах от 4 до 15 м позволяют изменять площадь нейтронного пучка от 1 см² до 5 м² и проводить облучение не только отдельных микросхем, но и целых блоков радиоаппаратуры или конструктивных элементов космических станций. В результате увеличения площади нейтронного пучка появляется возможность для облучения и изучения воздействия нейтронного облучения на жизнедеятельность и генетические последствия для биологических объектов, в том числе живых организмов, вплоть до приматов. Такие исследования уже проводятся за рубежом (Kuhnew.w., Gersey В.В., Wilkins R. et. Al. «Biological effects of high-energy neutrons measured in Vivo using a vertebrate model». // Radiation Research, 172, 473, 2009) [19].Indeed, the introduction into the proposed device of the collimator 8 with a tunable aperture d ₁ , d ₂ and the possibility of changing the distance S along the axis of the n-beam from the collimator 8 to the stand 11 in the range from 4 to 15 m allow you to change the area of the neutron beam from 1 cm ² to 5 m ² and irradiate not only individual microcircuits, but also entire blocks of radio equipment or structural elements of space stations. As a result of the increase in the area of the neutron beam, it becomes possible to irradiate and study the effect of neutron irradiation on vital activity and genetic consequences for biological objects, including living organisms, up to primates. Such studies are already being carried out abroad (Kuhnew.w., Gersey V.V., Wilkins R. et. Al. "Biological effects of high-energy neutrons measured in Vivo using a vertebrate model". // Radiation Research, 172, 473 , 2009) [19].

3. В устройстве-прототипе энергетический спектр n-пучка отличается от стандартного [8] на ~6%. В других аналогичных устройствах он отличается еще больше, на 10-20% [4]. В предлагаемом устройстве форма энергетического спектра n-пучка может быть скорректирована до 2-3% при помощи вышеописанного способа коррекции методом сравнения между собой двух одновременно существующих спектров на предлагаемом устройстве и на спектрометре ГНЕЙС.3. In the prototype device, the energy spectrum of the n-beam differs from the standard [8] by ~ 6%. In other similar devices, it differs even more, by 10-20% [4]. In the proposed device, the shape of the energy spectrum of the n-beam can be corrected to 2-3% using the above-described correction method by comparing two simultaneously existing spectra on the proposed device and on the GNEIS spectrometer.

Это выводит предлагаемое устройство по параметру точности соответствия его энергетического спектра нейтронного пучка и эталонного спектра на первое место.This brings the proposed device to the first place in terms of the accuracy of the correspondence between its energy spectrum of the neutron beam and the reference spectrum.

4. Как было описано выше, в предлагаемом устройстве непрерывный временной спектр n-пучка осуществляется методом перевода работы СЦ в непрерывный вывод на n-мишень самого p-пучка известным стандартным способом «временной растяжки». Это выгодно отличает предложенное устройство от прототипа, где непрерывный временной спектр n-пучка предложено получать за счет резонансного заброса нейтронов на n-мишень внутри вакуумной камеры СЦ (информация о практической реализации такого способа отсутствует).4. As described above, in the proposed device, the continuous time spectrum of the n-beam is carried out by the method of transferring the work of the SC to the continuous output of the p-beam itself to the n-target by the known standard method of "time stretching". This favorably distinguishes the proposed device from the prototype, where the continuous time spectrum of the n-beam is proposed to be obtained due to the resonant injection of neutrons onto the n-target inside the SC vacuum chamber (there is no information on the practical implementation of this method).

5. Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом экономически выгодно. Действительно, опыт использования устройства прототипа и аналогичных устройств показывает, что при проведении тестирования для достижения приемлемой точности измерения сбоев и отказов интегральной электроники на уровне ~ 10% требуется от 1 до 10 часов времени работы ускорителя для испытания одного изделия ЭКБ ΑΚΗ. Такая величина затрат времени является типичной и для зарубежных центров. В связи с увеличением в предлагаемом устройстве потока нейтронов в ~20 раз, во столько же раз уменьшается продолжительность времени набора необходимого флюэнса, и следовательно, финансовые затраты на проведение радиационных испытаний уменьшаются во столько же раз.5. The use of the proposed device in comparison with the prototype is economically profitable. Indeed, the experience of using the prototype device and similar devices shows that during testing, to achieve an acceptable measurement accuracy of failures and failures of integrated electronics at a level of ~ 10%, it takes from 1 to 10 hours of accelerator operation time to test one EEE product ΑΚΗ. This amount of time is typical for foreign centers as well. In connection with an increase in the proposed device of the neutron flux by ~ 20 times, the duration of the acquisition of the required fluence is reduced by the same amount, and, therefore, the financial costs of conducting radiation tests are reduced by the same amount.

Отметим также, что размещение и-мишени в круговой стене 2 радиационной защиты СЦ1 в полости, заполненной поглотителем нейтронов (например, полиэтиленом), который эффективно поглощает нейтроны, тем самым предохраняя залы 3,13 и находящуюся в них аппаратуру от радиационного нейтронного фона, и поэтому не требуется специальных защитных бункеров для n-мишени, как это использовано в аналоге [10] и других устройствах.We also note that the placement of the i-target in the circular wall 2 of the radiation shield SC1 in a cavity filled with a neutron absorber (for example, polyethylene), which effectively absorbs neutrons, thereby protecting rooms 3, 13 and the equipment located in them from the radiation neutron background, and therefore, no special protective bins are required for the n-target, as is used in the analogue [10] and other devices.

Перечислим эти преимущества кратко:Let's list these benefits in a nutshell:

• Ожидаемый n-поток в 24 раза больше, чем у прототипа и равен 3,6⋅10¹⁰ н⋅см^-2⋅час.• The expected n-flux is 24 times greater than that of the prototype and is equal to 3.6⋅10 ¹⁰ n⋅cm ^-2 hour.

• Размер облучаемых образцов от 1 см² до 5 м². У прототипа ~6 см в диаметре.• The size of the irradiated samples is from 1 cm ² to 5 m ² . The prototype has ~ 6 cm in diameter.

• Отличие формы энергетического спектра от стандартного 2-3%. У прототипа 6%.• Difference of the shape of the energy spectrum from the standard 2-3%. The prototype has 6%.

• Реализован непрерывный временной спектр n-пучка. В прототипе он отсутствует.• Realized continuous time spectrum of n-beam. It is absent in the prototype.

• Экономическая выгода: увеличение n-потока, эффективная радиационная защита.• Economic benefit: increased n-flux, effective radiation protection.

Таким образом, вышеописанные положительные свойства предлагаемого устройства обладают по сравнению с прототипом и другими аналогичными устройствами новизной и преимуществом, а предлагаемое устройство может стать основой для создания в НИЦ КИ ПИЯФ в Гатчине Всероссийского и Европейского Центра для таких испытаний.Thus, the above-described positive properties of the proposed device have a novelty and advantage in comparison with the prototype and other similar devices, and the proposed device can become the basis for the creation of an All-Russian and European Center for such tests at the Research Center KI PNPI in Gatchina.

Планируется ввести предлагаемое устройство в состав Межведомственного Испытательного Центра Государственной Корпорации РОСКОСМОС в качестве лицензируемого испытательного комплекса для испытаний стойкости электронной компонентной базы и конструктивных элементов авиакосмического назначения к воздействию нейтронов с целью создания высоконадежной радиоэлектронной аппаратуры и конструктивных элементов, функционирующих в жестких радиационных условиях космоса.It is planned to introduce the proposed device into the Interdepartmental Testing Center of the State Corporation ROSCOSMOS as a licensed test complex for testing the resistance of the electronic component base and structural elements of aerospace purposes to the effects of neutrons in order to create highly reliable electronic equipment and structural elements operating in harsh radiation conditions in space.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

[1] J.F. Ziegler, Lars, et al. "Effect of Cosmic Rays on Computer Memories", Science, 206, 776 (1979).[1] J.F. Ziegler, Lars, et al. "Effect of Cosmic Rays on Computer Memories" Science 206, 776 (1979).

[2] J. Kohler, B. Ehresman, C. Zeitlin. "Measurement of the neutron Spectrum in transit to Mars on the Mars Science Laboratory", Life Sciences in Space Research 5 (2015) 6-12.[2] J. Kohler, B. Ehresman, C. Zeitlin. "Measurement of the neutron Spectrum in transit to Mars on the Mars Science Laboratory", Life Sciences in Space Research 5 (2015) 6-12.

[3] Норматив IEC, TS: IEC Technical Specification TS 62396-1, (Process Managem-ent for Avionics - Atmospherio Radiation Effects). May 2006. Available: http//www.iec.ch.[3] IEC standard, TS: IEC Technical Specification TS 62396-1, (Process Managem-ent for Avionics - Atmospherio Radiation Effects). May 2006. Available: http // www.iec.ch.

[4] H.K. Абросимов, Л.А. Вайшнене, А.С. Воробьев и др.[4] H.K. Abrosimov, L.A. Vaishnene, A.S. Vorobiev and others.

«Создание и экспериментальное исследование пучка нейтронов на синхроциклотроне ПИЯФ для тестирования компонентов электроники на радиационную стойкость». Приборы и техника эксперимента, N 4, 2010, с. 5-12."Creation and experimental study of a neutron beam at the PNPI synchrocyclotron for testing electronic components for radiation resistance." Instruments and experimental techniques, N 4, 2010, p. 5-12.

[5] Definition of Capabilities Needed for Single Event Effect Test//Final Report DOT/FAA/TC-15-16, May 2015, U.S. Departament of Transportation, Federal Aviation Administration.[5] Definition of Capabilities Needed for Single Event Effect Test // Final Report DOT / FAA / TC-15-16, May 2015, U.S. Departament of Transportation, Federal Aviation Administration.

[6] Carlo Cazzaniga and Christopher D.Frost. "Progress of the Scientifie Commissioning of a fast neutron beamline for Chip Irradiation". IOP Conf. Series: Jonurnal of Physics: Conf. Series 102 (2018) 012038.[6] Carlo Cazzaniga and Christopher D. Frost. "Progress of the Scientifie Commissioning of a fast neutron beamline for Chip Irradiation". IOP Conf. Series: Jonurnal of Physics: Conf. Series 102 (2018) 012038.

[7] Weijun Ni, Hantao Jing, Liying Zhang, Li Ou. "Possible atmospheric-like neutron beams CSNS (China Spallation Neutron Source)". Radiation Physics and chemisty. 152 (2018), 43-48.[7] Weijun Ni, Hantao Jing, Liying Zhang, Li Ou. "Possible atmospheric-like neutron beams CSNS (China Spallation Neutron Source)". Radiation Physics and chemisty. 152 (2018), 43-48.

[8] JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council). Standart Measurements and Reporting of Alpha Particlis and Terrestrial Cosmik Ray-Jnduced Soft Errors in Semiconducter Devices, JESD 89A, Oct. 2006. Available: http://www.jedec.org.[8] JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council). Standard Measurements and Reporting of Alpha Particlis and Terrestrial Cosmik Ray-Jnduced Soft Errors in Semiconducter Devices, JESD 89A, Oct. 2006. Available: http://www.jedec.org.

[9] Н.К. Абросимов, Г.Ф. Михеев. «Радиотехнические системы синхроциклотрона Петербургского института ядерной физики». Гатчина, 2012.[9] N.K. Abrosimov, G.F. Mikheev. "Radio engineering systems of the synchrocyclotron of the St. Petersburg Institute of Nuclear Physics". Gatchina, 2012.

[10] Устройство-аналог. P.W. Lisowski et al. Nucl. Sci. and. End 106. 208 (1990).[10] Analog device. P.W. Lisowski et al. Nucl. Sci. and. End 106.208 (1990).

[11] Устройство-прототип. А.С. Воробьев, E.M. Иванов, Г.Ф. Михеев и др.[11] Prototype device. A.S. Vorobiev, E.M. Ivanov, G.F. Mikheev and others.

Патент на изобретение №2668997. «Устройство для радиационного облучения и испытаний надежности электроники авиа-космического назначения к воздействию нейтронов с использованием ускорителя заряженных частиц», 2017.Invention patent No. 2668997. "A device for radiation exposure and testing the reliability of electronics for aerospace purposes to the effects of neutrons using a charged particle accelerator", 2017.

[12] Е. Ivanov, О. Shcherbakov, A. Vorobyev et all. "Proton and neutron test facilities at 1 GeV Synchrocyclotron of PNPI for radiation resistance testing of avionic and space electronics". II International Conference «Nuclear data for science and Technology», September 11-16, 2016, Bruges, Belgium.[12] E. Ivanov, O. Shcherbakov, A. Vorobyev et all. "Proton and neutron test facilities at 1 GeV Synchrocyclotron of PNPI for radiation resistance testing of avionic and space electronics". II International Conference "Nuclear data for science and Technology", September 11-16, 2016, Bruges, Belgium.

[13] Abrosimov N.K., Borukhovich G.Z., Laptev А.В., et all. «Neutron Time-of-Flight Spectrometer GNEIS at the Gatchina 1GeV Proton Synchrocyclotron». Nucl. Instrum. Methods A242, N1, 1985, p.121-133.[13] Abrosimov N. K., Borukhovich G. Z., Laptev A. B., et all. "Neutron Time-of-Flight Spectrometer GNEIS at the Gatchina 1GeV Proton Synchrocyclotron." Nucl. Instrum. Methods A242, N1, 1985, p. 121-133.

[14] Oleg A. Shcherbakov, Alexander S. Vorobyev, Alexei M. Gagarski et all. "ISNP/GNEIS Fasility in Gatchina for Neutron Testing with Atmospheric-Like Spektrum". IEEE Transachion on Nuclear Science, 0018-9499, 2016 IEEE. See http://www.ieee.org/publications_standarts/publications/rights/indecx.html for more information.[14] Oleg A. Shcherbakov, Alexander S. Vorobyev, Alexei M. Gagarski et all. "ISNP / GNEIS Fasility in Gatchina for Neutron Testing with Atmospheric-Like Spektrum". IEEE Transachion on Nuclear Science, 0018-9499, 2016 IEEE. See http://www.ieee.org/publications_standarts/publications/rights/indecx.html for more information.

[15] A.B. Согоян, А.Ю. Егоров, И.И. Шведов-Шиловский и др. «Исследование влияния длительности импульса излучения на уровне ТЭ и сбоев современных СВИС» 52. Стойкость-2019, стр. 242.[15] A.B. Sogoyan, A. Yu. Egorov, I.I. Shvedov-Shilovsky et al. "Investigation of the effect of radiation pulse duration at the TE level and failures of modern SVIS" 52. Resistance-2019, p. 242.

[16] B.C. Анашин. «Отраслевая система мониторинга ионизирующих излучений космического пространства». Петербургский журнал электроники, N1, 2009, с. 57-52.[16] B.C. Anashin. "Industry system for monitoring ionizing radiation from outer space." Petersburg journal of electronics, N1, 2009, p. 57-52.

[17] А.С. Бычков, А.С. Козюков, В.Т. Гаврилов. «Актуальные вопросы эксплуатации испытательных стендов контроля стойкости ЭКБ к воздействию ТЗЧ КП»[17] A.S. Bychkov, A.S. Kozyukov, V.T. Gavrilov. "Topical issues of operation of test stands for monitoring the resistance of electronic components to the impact of TZCH KP"

[18] Ю.Ф. Певчев, К.Г. Финогенов «Автоматизация физического эксперимента». М. Энергоиздат, 1986.[18] Yu.F. Pevchev, K.G. Finogenov "Automation of a physical experiment". M. Energoizdat, 1986.

[19] Kuhnew.w., Gersey В.В., Wilkins R. et. al. "Biological effects of high-energy neutrons measured in Vivo using a vertebrate model". //Radiation Research, 172, 473 (2009).[19] Kuhnew.w., Gersey BV, Wilkins R et. al. "Biological effects of high-energy neutrons measured in Vivo using a vertebrate model". // Radiation Research, 172, 473 (2009).

Claims (1)

Устройство для радиационного облучения и испытания надежности объектов авиакосмического назначения к воздействию потоков нейтронов с использованием синхроциклотрона с его составными частями: системой вывода протонов из камеры, электромагнитным трактом транспортировки протонов и поворотным электромагнитом, содержащее нейтронообразующую мишень, коллиматор нейтронного пучка, испытательный стенд с объектами авиакосмического назначения, пульт управления устройством и компьютер, отличающееся тем, что нейтронообразующая мишень и коллиматор нейтронного пучка расположены в проеме круговой стены радиационной защиты синхроциклотрона, заполненного поглотителем рассеянных нейтронов, причем нейтронообразующая мишень выполнена из вещества с большой плотностью в виде цилиндрического стержня, длина которого равна средней величине свободного пробега протона в веществе мишени при энергии налетающего протона 1000 МэВ, а диаметр стержня равен диаметру протонного пучка, и мишень запрессована в металлический блок, охлаждаемый водой, а коллиматор нейтронного пучка выполнен из металла в виде прямоугольного блока с максимально возможными размерами, определяемыми размерами проема в стене радиационной защиты, и имеющего коническое отверстие для нейтронного пучка и дополнительные конические вставки для изменения диаметров входного и выходного отверстий коллиматора, причем ось коллиматора повернута к оси нейтронообразующей мишени на угол ϕ, величина которого зависит от плотности нейтронообразующей мишени и регулируется за счет поворота коллиматора, а испытательный стенд с объектами авиакосмического назначения выполнен подвижным вдоль оси нейтронного пучка относительно коллиматора за счет введенного рельсового пути, и пульт управления устройством связан с введенным блоком управления системой вывода протонного пучка из ускорительной камеры синхроциклотрона.A device for radiation exposure and reliability testing of aerospace objects to the effect of neutron fluxes using a synchrocyclotron with its components: a proton extraction system from a chamber, an electromagnetic proton transport path and a rotary electromagnet containing a neutron-forming target, a neutron beam collimator, a test bench with aerospace objects , a control panel for the device and a computer, characterized in that the neutron-forming target and the collimator of the neutron beam are located in the opening of the circular wall of the radiation protection of the synchrocyclotron, filled with an absorber of scattered neutrons, and the neutron-forming target is made of a substance with a high density in the form of a cylindrical rod, the length of which is equal to the average value the free path of a proton in the target material at an incident proton energy of 1000 MeV, and the diameter of the rod is equal to the diameter of the proton beam, and the target is pressed into a metal a block cooled by water, and the collimator of the neutron beam is made of metal in the form of a rectangular block with the maximum possible dimensions determined by the dimensions of the opening in the wall of the radiation protection, and having a conical hole for the neutron beam and additional conical inserts for changing the diameters of the input and output holes of the collimator, and the collimator axis is rotated to the neutron-forming target axis by an angle ϕ, the value of which depends on the neutron-forming target density and is regulated by rotating the collimator, and the test bench with aerospace objects is made movable along the neutron beam axis relative to the collimator due to the introduced rail track, and the device control panel connected with the introduced control unit of the proton beam extraction system from the accelerating chamber of the synchrocyclotron.

Images