WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Рис. 4. Осциллограммы импульсов тока пучка убегающих В этих условиях и напряжение на коллекторе наиэлектронов (1) и импульсов напряжения на промежутке (2), меньшее. Причем, как показали дополнительные измеполученные на генераторе РАДАН-303В при выводе пучка рения, амплитуда тока пучка электронов при улучшении электронов через AlBe-фольгу толщиной 45 µm (пара вверху) временного разрешения коллектора пропорционально и через сетку с прозрачностью 64% (пара внизу). Для каждого увеличивается, для условий на рис. 5 при разрешении опыта записано по 10 осциллограмм. Масштаб по горизонтали коллектора 0.1 ns — примерно в 2 раза. На втором 0.5 ns/div, масштаб по вертикали для тока пучка 50 V/div участке кривой (рис. 5) при диаметрах отверстия более (приведено напряжение на коллекторе) и для напряжения на 3 mm наблюдается слабая зависимость амплитуды тока промежутке — 64 kV/div.

пучка от диаметра отверстия. Поэтому с коллектором мы обычно проводили измерения амплитуды тока пучка в относительных единицах, используя второй участок Во-вторых, наблюдается существенное увеличение амкривой на рис. 5.

плитуды тока пучка. На рис. 3 видно, что при выводе Применение низкоомных шунтов из сопротивлений пучка через сетку амплитуда тока примерно в 2 раза ТВО для регистрации тока пучка давало в этих услобольше, чем при выводе пучка через ту же сетку и виях различные амплитуды, которые в зависимости от AlBe-фольгу толщиной 45 µm. Эти изменения в осцилконструкции шунта и его сопротивления составляли лограмме тока пучка обусловлены наличием в пучке быстрых электронов с энергией 10-50 keV. На рис. максимальные амплитуды токов примерно одинаковы, это связано с тем, что 60% электронов тока пучка поглощается сеткой. При этом наложение 10 импульсов подтверждает стабильное появление предымпульса на осциллограмме тока пучка (рис. 4,b).

В-третьих, при использовании для вывода пучка одной сетки регистрируется значительное увеличение амплитуды положительного выброса после окончания тока пучка. Увеличение амплитуды положительного выброса, по-видимому, связано с обратным током емкости коллектора через плазму, созданную электронным пучком.

Быстрые электроны с относительно малой энергией (единицы–десятки keV) более эффективно ионизируют воздух между коллектором и сеткой. Кроме того, на рис. 4 видно, что при уменьшении задержки до появления основного пика тока пучка относительно подачи Рис. 5. Зависимость плотности тока пучка электронов, региимпульса напряжения на промежуток амплитуда тока стрируемой коллектором за Al-фольгой толщиной 10 µm при пучка для данных условий уменьшается. Эксперименты различных диаметрах диафрагмы. Генератор SM-3NS.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. О распределении по энергиям электронов пучка при объемном наносекундном разряде... от нескольких десятков до нескольких сотен ампер.

Форма тока пучка, при аккуратно изготовленном шунте, обычно соответствовала форме тока, регистрируемого коллектором (см. конструкцию на рис. 1). Отметим, что существенное влияние напряжения на шунте на его показания при измерении амплитуды коротких импульсов пучка электронов было показано в [45].

Для измерений амплитуды тока пучка лучше всего применять калориметрический метод. Данная методика для пучков наносекундной длительности была ранее изучена в [45] и рекомендовалась для использования. Для определения (оценки) амплитуды тока пучка с помощью калориметра надо измерять его энергию. Кроме того, определяется распределение электронов по энергиям и длительность тока пучка на полувысоте. Далее, используя эти данные, можно рассчитать амплитуду тока пучка электронов. Проведенные нами измерения амплитуд тока пучка калориметрическим методом дали его величину при атмосферном давлении воздуха 100 A и более.

Максимальная амплитуда тока пучка 400 A была получена на генераторе РАДАН-220 за Al-фольгой толщиной 10 µm при минимальных размерах и индуктивности используемого газового диода [23]. Катодом в этих экспериментах являлся стальной шар диаметром 9.5 mm.

Отметим, что при заданном межэлектродном зазоре и длительности переднего фронта импульса напряжения существует оптимум по амплитуде импульса напряжения. При увеличении амплитуды импульса напряжения время до появления основного пика тока пучка умень- Рис. 6. Кривые поглощения электронов пучка при изменении толщины фильтров из алюминия, устанавливаемых в качестве шается, и пучок начинает формироваться на фронте анода. Генератор SM-3NS (a) и генератора РАДАН-303В (b).

импульса напряжения. Амплитуда тока пучка при этом Точки при h = 0 и все остальные получены при аноде из начинает уменьшаться. Как было показано в [21], максетки с прозрачностью 64%. Максимальное напряжение на симальные токи пучка электронов регистрируются за промежутке 150 kV. Относительные единицы амплитуды фольгой при формировании пучка электронов в момент тока на графиках соответствуют напряжениям с коллектора.

достижения максимума напряжения на промежутке.

Измерения с помощью шунтов полного разрядного тока показали, что импульс разрядного тока запазНа основании этих кривых можно также выделить три дывал относительно импульса напряжения на 0.4ns группы электронов. Для обоих генераторов в первой (измерения при напряжении холостого хода 280 kV на группе (быстрые электроны) энергия электронов не генераторе РАДАН-303В) и опережал максимум тока пучка на 0.4 ns. Амплитуда тока разряда при объ- превышает 50 keV. Большинство электронов данной группы поглощается в AlBe-фольге толщиной 45 µm.

емном разряде в газовом диоде составляла 1-5kA Изменения на осциллограммах тока пучка (рис. 3 и 4) и зависела от используемого генератора, конструкции как раз и обусловлены отсечкой фольгой электронов катода и межэлектродного зазора. На фронте импульса первой группы. Быстрые электроны формируются у тока разряда стабильно регистрировался короткий пик с катода и в промежутке, за счет двух различных мехаамплитудой, примерно равной максимальной амплитуде низмов (подробно см. обсуждение в разд. 3).

тока разряда. Как показано в [44], газовый диод является Вторая группа электронов (убегающие электроны) источником мощного электромагнитного излучения.

имеет один или несколько максимумов, в диапазоне энергий 40-150 keV (максимальное напряжение на 2.3. Распределение электронов тока пучка разрядном промежутке для условий рис. 3 и 4), припо энергиям чем энергия электронов в этих максимумах меньше Измерения распределения электронов по энергиям напряжения на промежутке. Согласно предложению, на всех четырех генераторах подтвердили результаты, высказанному в работах [15–17], СЛЭП формируется полученные на генераторах РАДАН-303 [23], где сооб- между плазмой объемного разряда, расширяющейся от щалось о регистрации трех групп электронов с различ- катода, и фольгой. Регистрация нескольких максимумов ной энергией. На рис. 6 приведены кривые ослабления на распределении электронов по энергиям в диападля электронов, зарегистрированных у анода из сетки. зоне 40-150 keV [23] (изгибы на кривых ослабления, Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 42 В.Ф. Тарасенко, И.Д. Костыря, В.К. Петин, С.В. Шляхтун рис. 6), по-видимому, связана с влиянием объемного ослабления электронов на рис. 6,b. Зависимость, привезаряда. денная на рис. 7,a, была получена при использовании Третья группа электронов имеет энергию больше, медных ослабителей. Видно, что за фольгой наблюдаютчем энергия электронов, ускоренныx в вакууме при ся рентгеновские кванты с различной энергией.

максимальном напряжении на промежутке, но вклад На рис. 7,b приведена кривая распределения рентэтих электронов в ток пучка мал (менее 5%), причем геновских квантов по энергиям. Определение спектра максимум на распределении аномальных электронов излучения осуществляется методом поглощения по испо энергиям в условиях наших экспериментов не репользованной в [46] и описанной в [47] методике. Суть гистрировался. Как мы уже отмечали, максимальное метода поглощения заключается в определении фотоннапряжение на промежутке для условий (рис. 3, 4 и ного спектра по результатам измерений дозы излучения 6, b) составляло 150 kV. Полученные данные принза фильтрами из материала поглотителя переменной ципиально отличаются от результатов, представленных толщины.

в [6] и [32], где утверждается, что в данных условиях Задача восстановления спектра сводится к решению преимущественно должны формироваться аномальные интегрального уравнения электроны с энергией, превышающей напряжение на Emax промежутке.

(E)k(x, E)dE = D(x), 2.4. Распределение по энергиям рентгеновских Emin квантов где D(x) — доза излучения за фильтром толщиной x;

На рис. 7,a приведена кривая ослабления рентгенов(E) — число квантов в спектре излучения с энергиского излучения, регистрируемого у фольги для генеей E; k(x, E) — вклад в дозу излучения от одного кванта ратора РАДАН-303В для тех же условий, что и кривая с энергией E за фильтром толщиной x.

В дискретном виде решение интегрального уравнения сводится к решению системы уравнений N Fjki, j = Di, j-где Di — доза, измеряемая детектором за фильром толщиной xi, i = 1,..., M (M — число детекторов);

Ej+Fj = (E)dE — число квантов в энергетическом Ej интервале Ej-Ej+1, {Ej} j = 1,..., N + 1 — заданное энергетическое разбиение; ki, j — доза излучения от одного кванта в энергетическом интервале со средней энергией E за фильтром толщиной xi, определяется j расчетным путем. Наличие погрешности измерения дозы Di и погрешности расчета ki, j делает задачу восстановления спектра по ограниченному набору измерений доз некорректной, для получения физически обоснованного решения используется априорная информация об искомом спектре излучения, априорный спектр рассчитывается методом Монте-Карло по известному электронному спектру ускорителя. Решение получается при оптимизации расхождения между дозами, измеренными в эксперименте и рассчитанными по априорному спектру (решение удовлетворяет экспериментам в пределах их погрешности и наиболее близко к априорной информации). В качестве априорного спектра для воздуха атмосферного давления мы использовали рассчитанный нами спектр электронов для кривой ослабления (рис. 6,b) и Рис. 7. Кривая поглощения рентгеновских квантов при измеспектр из [6] и [32], приведенный в этих работах на нении толщины медных фильтров, устанавливаемых за AlBeрис. 12 и 9 соответственно.

фольгой толщиной 45 µm (a) и распределение рентгеновских На рис. 7,b показано распределение по спектру квантов по энергиям (b), полученные при подаче на газонаполненный диод импульсов напряжения от генератора РАДАН- рентгеновских квантов, полученное на основе спектра 303. Максимальное напряжение на промежутке 150 kV. электронов для кривой ослабления на рис. 6,b. На нем Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. О распределении по энергиям электронов пучка при объемном наносекундном разряде... также можно выделить три группы рентгеновских квантов, причем вторая группа имеет два максимума, что соответствует кривым поглощения на рис. 6,b и 7,a.

Основной вклад в первую группу дает излучение с относительно малой энергией квантов (из промежутка и анода), а вторая и третья формируются при торможении пучка на аноде. В третьей группе присутствуют кванты с энергией, превышающей напряжение на промежутке, но их доля мала. Попытка использовать априорный спектр из работ [6] и [32] не дала физического результата.

Наличие значительной доли электронов с энергией, не превышающей напряжения на промежутке, подтверждают и измерения экспозиционной дозы двумя дозиРис. 8. Фотографии почернения фотопленки РФ-3 за один метрами VIC-TOREEN (Model 541R) и Arrow-Tech Inc.

импульс, помещенной в черную бумагу толщиной 100 µm и (Model 138), которые были чувствительны к излучению расположенной после сетки с ячейкой 1 1mm и прозрачс энергией квантов более 60 и более 16 keV. Измеряемая ностью 64% и различных фольг, при d = 12 mm. Генератор доза для второго дозиметра за тонкими фильтрами, РАДАН-220. a —одна сетка, b — сетка и Al-фольга толщиной например за фольгой из Al толщиной 170 µm, была 50 µm, c — сетка и Al-фольга толщиной 100 µm, d —сетка и в 6 раз больше, чем для первого дозиметра. Тогда Cu-фольга толщиной 40 µm. Диаметр автографа 50 mm.

как при толщине медного фильтра 100 µm отличие в показаниях дозиметров уменьшалось до 2.5 раза, а при толщине медного фильтра 200-300 µm эта разница электронов пучка и потоки рентгеновского излучения.

сократилась до 2 раз. Величина экспозиционной дозы, Почернение пленки в экспериментах с открытым диодом измеряемой дозиметром Arrow-Tech Inc., при толщине максимально напротив области слаботочного разряда, медного фильтра 300 µm уменьшилась более чем на из которой генерируется рентгеновское излучение по порядок. Все это подтверждает наличие большого числа всему объему газового диода. Из данных экспериментов электронов с энергией меньшей, чем энергия элекследует, что в диффузном разряде, который удалось тронов, определяемая максимальным напряжением на зафиксировать во всем объеме газового диода, присутпромежутке.

ствуют быстрые электроны. В результате торможения На рис. 8 приведены автографы суммарного воздейэтих электронов на молекулах газа генерируется рентгествия рентгеновского излучения и пучка электронов новское излучение по всем направлениям.

на фотографическую пленку, установленную за сеткой, В основной области разряда с ярким свечением также а также за сеткой и фольгами различной толщины.

формируются быстрые электроны. Часть этих электроПочернение пленки зависит от энергии рентгеновских нов регистрировалась за сеткой и тонкими фольгами (см.

квантов, а также от энергии электронов, которая, в свою разд. 2.2). Примечательно, что о мягком рентгеновском очередь, зависит от материала и толщины фольги (аноизлучении из газовых диодов сообщалось во многих рада). На рис. 8 видны две характерные области. В центре ботах [4,5,10,13,23,48], при этом фронт импульса напряна рис. 8, a,b,c более сильная засветка обусловлена как жения на промежутке изменялся от долей наносекунды электронным пучком, так и рентгеновским излучением.

до 10 ns, а его амплитуда составляла сотни киловольт.

Медная фольга толщиной 45 µm (рис. 2,d) практически Положение максимумов и их число на распределении полностью поглощает электронный пучок. При этом эксрентгеновских квантов по энергиям зависит от длительпозиционная доза рентгеновского излучения, регистриности переднего фронта импульса напряжения. Причем руемого дозиметром Arrow-Tech Inc., за этой фольгой при больших длительностях переднего фронта регибольше в 2 раза, чем за Al-фольгой толщиной 50 µm, а стрируются электроны только из первой группы, так в почернение пленки при этом уменьшается как в центре, работе [48] максимум на распределении соответствовал так и по краям. Следовательно, наибольший вклад в энергии рентгеновских квантов 6 keV.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.