9. Чем отличается тормозное излучение, формируемое на ускорителе электронов, от гамма излучения радиоизотопных установок?

Преимуществом ускорителей электронов является их мень­шая радиационная опасность (при выключении они радиационно безопасны), а в радионуклидный источник постоянно излучает. Мощность и геометрия пучка, энергия и сила тока электронного излучения поддаются регулированию в ши­роком диапазоне, у радионуклидных источников не регулируемо все это, а со временем уменшается. Ускорители электронов служат для генерации тормозного рентгеновского излучения. Тормозное излучение возникает при взаимодействии электронов с электрическим полем атомных электронов материала мишени. Это излучение имеет непрерывный спектр от нуля до максимальной энергии, соответствующей энергии электронов, а у радионукл. – дискретный спектр. Тормозное излучение отличается от электронного излучения большей проникающей способностью. Для получения тормозного излучения пучок электронов направляют на мишень из металла с большим атомным номером, например, вольфрам, тантал и др. На Рис.3. приведено сравнение спектра фотонов радионуклидов ⁶⁰Со и ¹³⁷Cs со спектром тормозного излучения от пучка 5 МэВ электронов в конверторе из вольфрама.

Рис.3. Сравнение спектра фотонов радионуклидов ⁶⁰Со и ¹³⁷Cs со спектром тормозного излучения от 5 МэВ электронов в конверторе из вольфрама.

10. Как проводится оптимизация толщины обрабатываемого материала при облучении пучком электронов и пучком тормозного излучения?

11. Основные конструкционные элементы конвертера пучка электронов в пучок тормозного излучения. Функции каждого конструкционного элемента конвертера.

Для получения тормозного излучения пучок электронов направляют на мишень из металла с большим атомным номером, например, вольфрам, тантал и др. Далее за металлом находится охладитель(охладитель мишени) и поглатитель(поглатитель электронов, чтобы пропускал только гамма-излучение).

В качестве конвертора используют тугоплавкий метал с большим атомным номером Z, например, пластинка тантала (Z = 73). Эта пластина располагается на выходе ускорителя электронов. За конвертором помещается поглотитель электронов, прошедших конвертор, например, углерод. Углеродный поглотитель также резко снижает число мягких фотонов в тормозном спектре, делая его энергетическую зависимость более плоской. За поглотителем располагается коллиматор. Коллиматор формирует четкие пространственные границы пучка фотонов.

Конвертор может быть многослойным. При этом функцию конвертации выполняет только первый слой всего пакета, а остальные слои служат хладагентами и поглотителями электронов, прошедших через пластину-конвертор.

12. По каким характеристикам проводится оптимизация конструкции конвертера пучка электронов в пучок тормозного излучения?

Увеличиваем толщину пластин в конверторе и смотрим, чтобы уменьшилось число электронов, которые прошли конвертор, и увеличился % электронов, что сконвертировались в тормозное излучение. Уменьшаем толщину пластин, чтобы оптимизировать поглощенную дозу облучаемым продуктом и сделать ее более равномерной (чем больше толщина пластины, тем слабее излучение, т.к. электроны не проходят, гамма-излучение более проникающее, но менее энергетичное, а также чем толще пластина, тем гамма-кванты рассеиваются на большие углы).

13. Как влияют изменение ширины сканирования пучка электронов/фотонов, скорости движения конвейера и расстояние от выходного окна сканера до конвейера на величину поглощенной дозы в материале облучаемых мишеней?

Поглощенная доза тем меньше чем выше скорость конвейера, больше расстояние до него, и больше ширина пучка.

чем выше скорость движения конвейера - тем меньше величина поглощённой дозы.

чем больше ширина сканирования пучка - тем меньше величина поглощённой дозы.

чем больше расстояние от выходного окна сканера до конвейера - тем меньше величина поглощённой дозы.