книги из ГПНТБ / Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета

м о твл я л о сь

отклоняющий»! пластинами, расположенными перед группи­

р о ван и ем ,

Группирование производилось в трех зазо р ах . Группирова-

ние соединены о трубкой, ск во зь которую

проходит пучок, т .е ."з а з е м ­

л ен ы ". Два средних электрода соединяются

о выоокочаототныик вывода­

стояние между соседними

зазорами должно быть

равно Л

/2 .

, гд е

А - путь, который ионы

определенной энергии

проходят

за

врем я,рав­

ное периоду

выоокой частоты . Таким образом ионы проходят

каждый за ­

зор в одной

и

той же ф азе,

следовательно, все три

промежутка

действу

ют одинаково,

и эффективное

ускоряющее напряжение

в два

раза

больше

развиваемого

генератором Сот пика со

п и ка). Это выгодно,

как

с

точ­

ки зрения построения выоокочастотных

генераторов,

так и с точки

зре­

Поокольку

Лр

отличаются от

Д а

, то для группирования ионов

водорода

дополнительные

боковые трубки соединяются со средними элек­

тродами

( Л р / 2

* 4 0

см ),

а

в случае

дейтерия - заземляются (4^-=28оіі

Для

группирования

протонов

нужно

около 1000

ф Ф Ф ., а для

дейтронов

650

в эфф,

Энергетический

разброс,

вносимый

группирующим устройство«,

со ставл я ет

для

этих

случаев около

б и й

кэв

со о тветствен н о .

На

выходе

ускорителя

пиковый

ток

увеличивается в

8 -1 0 раз и

со ставл яет

15 —2й мка, продолжительность

импульса

менее

2

н сек . Ин­

тенси вность

пучка

между

импульсами

менее

ІО-1* от

пикового

то к а .

Позднее оистема клистронной группировки для тандемного ускорит»

ля

на 12

Мвв била

опноана

в работах

Данди

и Хэммонда

(Д абч) и Ан­

дерсона

в Ованна

(А нбЧ). Характерной

особенностью переделки по срав­

нению о

вышерассмотренными

ускорителями

является

следующее. Для

IИ с т о ч н и к w w n ß

/

>V О й и н о ч м н л и н з а

( р а с .2 2 ) . Пучок

фокуоируетоя

в центр предускорительной секции, так

что фокусирующее

действие ее

практически равно нулю. Так

как пучок

ва выходе инжектора имеет большую энергию,

энергети ­

ческий разброс ооответотвенно

уменьш ается. относительныйЭто дает^более

стабиль­

вателя

на

отенде

показали,

что

можно

получать

иыпульоы

2 ноек

о

коэффициентом сжатия

около 2 0 . Однако,

импульоыдлительностиимели за ­

метные

"хво о ты ",

поэтому предлагается

дополнительное прерывание

после уокорения.

5 з .

Группировка при помощи Фокусирующего магнита (магнит Мобли),

Этот

метод группировки был предложен Мобли

еще в І9 5 2 г

( uo52)

и подробно опивая также в

работах (Ры 58, ФибЗ.МобЗ).Идея его

заклю­

чается

в

следующем.

Относительно длинный огусток ионоэнергетических заряженных

частиц

разворачивается отклоняющими пластинами

перед входом

в магнит

(р и с .2 3 ) .

Если направление развертки выбрать так , чтобы передние

частицы

сгу ст к а

проходили

по внешней

более длинной траектории, то

во л ьт)

и громоздкий магнит о точно

выверенной геометрией поля, ко­

торые к

тому

же требуют перестройки

при

изменении энергии

частиц.

Первое сообщение о практическом применении магнита

Мобли сд е ­

лал Крэнберг

(К р бІ) в 1961 го д у .

Импульсы

длительностью

10

нсек-,

получались на

электростатическом

ускорителе 3 Мв путем

прерывания

пучка до уокоревяя.

После анализирующего магнита пучок фокуоируетоя

квадруполышми линзами в точке между отклоняющими пластинами

о а ст ѳ -

иы Мобли. И,наконец,

магнит Нобли пооылает офокуоированный во

вр е -

ыени и пространстве пучок на мишень. Использован магнит о двойной

фокусировкой на jr /Z

со

стандартным полем и радиусом поворота около

75 ом, расчитанный для продуктов реакции с энергией 12 Мэв на еди­

ницу массы. Область стандартного поля в этом магните достаточна для

работы с пучком шириной.

S = I 2 CM в направлении нормали к магнитному

полю. Раскачивание пучка длиной 24 ом на такую ширину в линейных

пределах заставл я ет

его

достичь сопряженных точек магнита и сфокуси­

длины

раскачки

S

, допускаемой магнитом, к размерам

нар аскачнва-

емого

сучка на

входе

магнита в направлении раскачивания.

В данном

сократится до

О ,0 н сек .

Требуемая скорость развертки

1 7 ' = 1 7 а ,

где:

17 -

скорость ионов,

а-отношение ширины раскачки S

к раз­

ности путей

движения по внешней и внутренней траекториям.

При полном угле отклонения 90° длина внешней траектории пре­

вышает длину

внутренней траектооии

на величину

2 S

, т . е .

а = 1/2

н

17’= 4 17

. При используемой

часто те повторения импульсов I

„

значение

напря­

Мгц потребовалось бы очень

большое амплитудное

отклоняющего

напряжения

повышена до ІО

Мгц. При этом нужное отклонение

протонов

0

энергией

3 Мэв требует

амплитудного

( от пика до

пика)

напряжения

45

к в ,

которое дает мощный усилитель,

рассеивающий

на пластинах.

1

к в т .

Для

синхронизации

отклонения о

приходом импульса от уокори-

Система испытана путем

наблюдения нейтронов и

g - лучей из

реакции М д 66( р , п ) F e 86

при энергии протонов 3 Мэв, Полу­

чены импульоы ионов длительностью меньше I ноек при

пиковом

токе

несколько миллиампер. Здесь

укорочение сгу ст к а достигнуто за

счет

клоняющего напряжения, П редполагается,

что этот эффект не

является

существенным

для

системы

со скоростями

выше 0 , 7 - І 0 9 см /сек

(ІМ эв для

а -ч асти ц )

при

получении

импульсов длительностью I нсек.

I

-

квадрупольная л и я за ; 2 -

сгу ст о к и онов:

3

-

развернутый

ионный

п учок:

ч - дефлектор. Воз

размеры

даны в

сантим етрах. Размеры дефлектора, а

также

размеры

X и

2 ,5 х показаны преувеличенными,

-

50 -

сложение основной частоты

8 ,6 Мгц с

ее третьей гармоникой.

О казалось, что оба способа даст

примерно одинаковые р езул ьта­

около 1 0 3 ° , индукцию в зазоре 1 2 ,7 мм, превышающую

требуемые

15

ты с. гауоо

. Катушки магнита охлаждаются водой и

питаютоя

от

сервоусилителя,

ток

которого можно регулировать в пределах

от

5 до

2 0 °

а .

При испытании

системы прерывание пучка с энергией 0 ,5

Мэв про­

казали , что

при входном

токе

протонов

1 0 ° мха длительность

ионного

импульса не

превышает I

н сек ,

пиковый

токвимпульсе

больно

4 на

н коэффициент группировки больше

4 0 . Средний

ток

сгруппированного'

пучка больно 30 мка при

часто те

повторения

8 ,8

Мгц.

Смис и др . (Смб7)

сообщают о применения

магнита

Мобли

в спек­

бергом (К р б і) .Начальный импульс с

максимальной

энергией 3 Мэв и

длительностью

1 0 -1 5

нсек сжималоя

до

I

н се к .

Угловая сходимооть

пучка на мишени

+ 6 °

и эвергетичечкий

разброс

5 -6 кэв вносится

разворачивающей

систем ой. Ток в импульсе

5 - 1 °

ма. Частота следова­

ния может меняться в

пределах 1 ,2 5 - 1 0

Мгц. Следует отметить, что

Рассмотрим

кратко

методы

группировки, которые по тем или иным

причинам еще не

нашли

практического применения.

Коэинец, Шапиро и

Штраних

(К о62) предложили группирователь,

Ііф« Группирование ионов осущ ествляется на

гребне

бегущ его

с посто­

янной

скоростью

Ііф

импульса напряжения,

высота

которого

со о твет ­

ству ет

приращению энергии ионов. В принципе.группировка

ионов осу­

щ ествляется при

Ііф

большем или меньшем начальной скорости

ионов U D.

фазовой скоростью

Ііф .

После

группирователя моноэнергетичный

пу­

чок

о стается

моноэнергетичный.

Пределы

группировки

ограничиваются

протяженностью фронта

волны (5 - 1 0 см ).

Авторы

считают,

что

можно достичь

степени сжатия не более

2 5 .

При больших

токах

должно

сказы ваться

кулоновское расталкивание.

И звестен другой

метод увеличения

интенсивности

импульса нейтро

нов,

предложенный

Шапиро

(Ша57)

в 1957

году и Девонсом (Д е 5 8 ).

Ф

тр он ов),

изогнутой

по винтовой

линии. Можно добиться

условий,когда

нейтроны, образовавшиеся

позднее, проходят более короткий путь до де

тек то р а . Таким

способом

можно

полунить увеличение

интенсивности

на два порядка.

Существенным

недостатком этого метода является

плохая геометрия источника нейтронов,что недопустимо

при постанов­

ке многих

экспериментов.

Гродзинс и др .

(Гр б 5а) предложили несколько

другой вариант

"пространственной"

группировки

нейтронов.

Пучок нейтронов разворачивается по прямой вдоль

наклонной

хеівен ско й Национальной лаборатории для

получения коротких имп;д

со в гемма-лучей (К э б І). На

р и с .24 показана мгновенная "фотографіи

, пучка в пространстве после

раскачивания

синусоидальным напряжеві

Р и с .2 4 .

Схема получения

коротких

импульсов

на

накловвой мишени

(К э б І).

ВВерху

показан

несфокусированный

пучок,

внизу - сфокусирована!

как на

р и с .2 4 6 .

Если мишень расположить

параллельно

Фронту пуч!

получены

импульсы длительностью порядка 0 ,1

нсек и использованы ді

изучения

возбужденных состояний с

временами жизни в наносекунда

области .

Аналогичный

метод описан

в работе

(К о 6 9 ).

Гродзинс

и др .

(Г р б 5 а ) предложили

расположить

мишень

не ш

лельно фронту,

как в

предидущем сл учае,

а

под углом

6

к нап|