Область техники

Изобретение относится к ускорительной технике для досмотровых комплексов, использующих технологии генерации и ускорения заряженных частиц в ускоряющих структурах в импульсном режиме с регулируемой энергией пучка и обеспечивающих генерацию тормозного излучения с изменением уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями и к конструкции линейных ускорителей для этих целей.

Предшествующий уровень техники

Импульсные линейные ускорители заряженных частиц широко применяются в таможенных досмотровых комплексах для контроля содержимого большегрузных контейнеров. При этом осуществляют фокусирование пучка ускоренных заряженных частиц на тормозной мишени, установленной на выходе ускоряющей структуры, из генерируемого тормозного излучения с помощью коллиматора формируют секторный пучок, имеющий малую ширину в направлении перемещения досматриваемого объекта, часть излучения, прошедшую через досматриваемый объект, регистрируют линейкой детекторов. На основании сигналов детекторов реконструируется изображение содержимого объекта.

В последнее десятилетие интенсивно развиваются досмотровые комплексы, основанные на ускорителях электронов с изменением энергии и тока ускоренного пучка между двумя заданными значениями. Потребность в источниках такого тормозного излучения обусловлена необходимостью оценки с их помощью элементного состава досматриваемого объекта, а, следовательно, детектирования определенных, например делящихся, материалов (Ogorodnikov S.; Petrunin, V. Processing of interlaced images in 4-10 MeV dual energy customs system for material recognition. Physical Review Special Topics - Accelerators and Beams 5 (104701), 2002).

Практически все действующие ускорители для досмотровых комплексов, в частности, наиболее широко используемые ускорители фирмы Varian Medical Systems Inc., (США, Whittum, D.H., Trail, M.E., Meddaugh, G.E., State of the art in medical and industrial linear-accelerator systems, Vacuum Electronics Conference, 2008. IVEC 2008. IEEE International, Publication Date: 22-24 April 2008, pp. 8-11) и ускорители фирмы Nuctech (КНР, Ch. Tang, H. Chen, Y. Liu, X.Wang, Low-Energy Linacs and their Applications in Tsinghua University, Proceedings of LINAC 2006, Knoxville, Tennessee USA, pp. 256-258), построены с использованием магнетрона в качестве источника СВЧ мощности, что позволяет удовлетворить ряд важных требований к таким ускорителям - компактность, мобильность, относительно невысокая стоимость.

Однако, наряду с требованиями по компактности и малому весу, важными требованиями к ускорителю для досмотрового комплекса, в том числе, к ускорителю с изменением уровня энергии от импульса к импульсу, являются низкий радиационный фон вне рабочей зоны, малый размер пучка заряженных частиц на тормозной мишени, высокая стабильность энергии пучка и мощности дозы в импульсе, а также возможность независимого регулирования мощности дозы для каждого уровня энергии.

При реализации линейного ускорителя электронов с изменением энергии от импульса к импульсу возникает ряд специфических проблем, обусловленных необходимостью изменения прироста энергии частиц по всей длине ускоряющей структуры или в ее части

Так, в линейном ускорителе, в котором в качестве источника высокочастотной мощности используют магнетрон, при изменении энергии ускоренного пучка в импульсах за счет изменения уровня ускоряющего поля необходимо изменять уровень генерируемой им высокочастотной мощности, что достигают изменением от импульса к импульсу амплитуды импульса высокого напряжения, подаваемого на катод магнетрона. При изменении амплитуды импульса высокого напряжения изменяется частота колебаний, генерируемых магнетроном, что требует принятия специальных мер для компенсации рассогласования частоты высокочастотного сигнала и резонансной частоты ускоряющей структуры. Помимо этого, если вместе с изменением амплитуды импульса высокого напряжения не осуществляется изменение от импульса к импульсу уровня магнитного поля магнетрона, магнетрон работает в неоптимальном режиме со значительно суженным диапазоном изменения высокочастотной мощности, а, следовательно, и энергии ускоренного пучка ускорителя, что отрицательно сказывается на чувствительности метода детектирования веществ.

В линейном ускорителе, в котором в качестве источника высокочастотной мощности используется клистрон, при изменении энергии ускоренного пучка в импульсах за счет изменения уровня ускоряющего поля изменение уровня усиливаемой клистроном высокочастотной мощности достигается изменением от импульса к импульсу амплитуды маломощного входного высокочастотного сигнала, имеющего постоянную частоту при постоянной амплитуде импульса высокого напряжения, подаваемого на катод клистрона. По сравнению с магнетроном, это обеспечивает более широкий диапазон изменения уровня энергии, большую стабильность энергии ускоренного пучка в импульсе и мощности дозы тормозного излучения в импульсе. Однако используемые в настоящее время однолучевые клистроны имеют большие габариты и массу из-за необходимости применения соленоида для фокусирования пучка заряженных частиц в ускорителе, работают при высоком напряжении, требующем масляной изоляции, что значительно увеличивает размеры и стоимость ускорителей электронов, созданных на их основе.

Известен линейный ускоритель электронов, который может быть использован в режиме изменения уровня энергии от импульса к импульсу (RU, 2282955, С2), содержащий источник электронов, сверхвысокочастотный генератор, устройства питания и управления, ускоряющую систему, которая содержит группирующую секцию со стоячей волной и ускоряющую секцию с бегущей волной, каждая из которых содержит связанные ячейки, с трубками на оси для дрейфа пучка ускоряемых электронов и окнами на периферии для электромагнитной связи, при этом ускоритель содержит устройство ввода высокочастотной мощности, присоединенное к первой по ходу пучка ячейке ускоряющей секции, граничащей с последней ячейкой группирующей секции, и устройство вывода сверхвысокочастотной мощности, присоединенное к последней ячейке ускоряющей секции. При этом изменение уровня энергии от импульса к импульсу возможно осуществлять посредством изменения тока ускоренных частиц, которое, предположительно, не должно влиять на амплитуду ускоряющего поля в группирующей части ускоряющей системы и за счет нагрузки током пучка уменьшать прирост энергии в ускоряющей части. Главным недостатком описанного выше ускорителя является взаимосвязь мощности дозы и энергии пучка, не позволяющая осуществлять независимое регулирование мощности дозы для уровня энергии пучка в каждом импульсе в отдельности.

Известен линейный ускоритель электронов с изменением уровня энергии от импульса к импульсу (US, 7,208,889, В2), содержащий:

- источник мощности, генерирующий электромагнитные волны;

- инжектор, производящий импульсы заряженных частиц; - первую ускоряющую секцию, приспособленную для получения указанных импульсов заряженных частиц, для получения указанных электромагнитных волн и для передачи их энергии указанным импульсам частиц;

- вторую ускоряющую секцию, приспособленную для получения указанных импульсов заряженных частиц от указанной первой секции и для передачи энергии указанным импульсам заряженных частиц;

- фазовращатель, установленный между указанным источником мощности и указанной второй ускоряющей секцией, приспособленный для попеременного изменения фазы указанных электромагнитных волн и для доставки указанных электромагнитных волн в указанную вторую ускоряющую секцию в требуемой фазе.

Однако известно, что разбиение ускоряющей структуры на две секции с отдельными высокочастотными трактами существенно усложняет систему СВЧ питания и вакуумную систему, требует сложной системы контроля и подстройки частоты каждой из секций.

Известен ускоритель электронов с бегущей волной (US, 7,130,371, В2) для генерации высокоэнергетического тормозного излучения с изменением уровня энергии тормозного излучения от импульса к импульсу между двумя значениями и с независимым регулированием мощности дозы для каждого значения энергии, включающий источник тормозного излучения, систему высокочастотного питания, модулятор управляющего электрода трехэлектродной электронной пушки, обеспечивающий изменение уровня тока пучка электронной пушки от импульса к импульсу; систему высоковольтного питания, систему охлаждения, контроллер ускорителя, консоль управления и тормозную мишень. В этом ускорителе источник тормозного излучения содержит инжектор, приспособленный для генерирования электронного пучка от первого импульса напряжения или второго импульса напряжения и для передачи его к ускоряющей секции, приспособленной для формирования и ускорения импульсов электронного пучка с помощью импульсов электромагнитного сигнала.

При этом система высокочастотного питания включает, по крайней мере, два задающих генератора, приспособленных для формирования импульсов первого электромагнитного сигнала первой частоты и импульсов второго электромагнитного сигнала второй частоты; коммутатор, приспособленный для передачи указанных импульсов электромагнитного сигнала первой частоты или указанных импульсов электромагнитного сигнала второй частоты, возбудитель и, в качестве усилителя, - клистрон для усиления амплитуды указанных импульсов электромагнитного сигнала.

При этом система высоковольтного питания содержит модулятор указанного клистрона, модулятор инжектора, приспособленный для генерации указанного первого импульса напряжения первой амплитуды и указанного второго импульса напряжения второй амплитуды, и устройство синхронизации работы указанных модулятора инжектора и модулятора клистрона. Спектр излучения известного ускорителя пригоден для идентификации различных материалов.

Указанные устройство и реализуемый с его помощью способ генерации тормозного излучения (US, 7,130,371, В2) позволяют от импульса к импульсу изменять уровень энергии ускоренного пучка и величину тока ускоренного пучка. В основе изменения уровня энергии пучка в указанном устройстве лежит зависимость фазовой скорости электромагнитной волны в ускоряющей структуре с бегущей волной от частоты электромагнитного сигнала. При увеличении частоты электромагнитного сигнала фазовая скорость электромагнитной волны и, следовательно, энергия ускоренного пучка, уменьшаются.

В основе изменения уровня тока ускоренного пучка лежит зависимость тока инжектора - трехэлектродной электронной пушки - от напряжения на управляющем электроде. При увеличении напряжения на управляющем электроде увеличивается ток пучка инжектируемого и ускоренного пучка.

Таким образом, изменяя от импульса к импульсу одновременно частоту задающего генератора и величину напряжения на управляющем электроде электронной пушки, возможно обеспечить изменение верхней границы энергии излучения, генерируемого ускоренным электронным пучком на тормозной мишени, и обеспечить требуемую мощность дозы тормозного излучения. Принципиальным для данного способа является использование ускоряющей структуры на бегущей волне и клистрона в качестве усилителя высокочастотного сигнала.

Однако использование ускоряющей структуры на бегущей волне (US, 7,130,371, В2) исключает возможность создания компактного ускорителя, поскольку известно, что для достижения одинаковой энергии ускоренного пучка при одинаковой мощности СВЧ источника (клистрона, магнетрона) длина ускоряющей структуры на бегущей волне должна быть примерно вдвое больше длины ускоряющей структуры со стоячей волной. Кроме того, ускоряющая структура на бегущей волне требует установки поверх ее начальной части громоздкого и потребляющего большую мощность соленоида для удержания и фокусировки пучка. Поскольку уровень поля соленоида невозможно переключать от импульса к импульсу, описанное устройство не позволяет получать одинаково хорошо сфокусированный пучок при высокой и низкой энергиях.

Ближайшим аналогом и прототипом настоящего изобретения является способ генерации тормозного излучения с различным уровнем энергии (WO 2010/019228; US, 2010/0038563,А1), в котором осуществляют:

- последовательную подачу электрической энергии первого уровня и электрической энергии второго уровня на источник СВЧ питания от системы высоковольтного питания, при этом первый и второй уровни электрической энергии различны;

- последовательное генерирование источником СВЧ питания первых импульсов высокочастотной мощности, имеющих первый уровень мощности на первой частоте, и вторых импульсов высокочастотной, мощности имеющих второй уровень мощности, отличный от первого уровня мощности, на второй частоте, отличной от первой частоты, основанных, по меньшей мере, в их части, на энергиях первого и второго уровней;

- подачу указанных первых и вторых импульсов высокочастотной мощности в резонаторы ускорителя, при этом возможна подача в виде последовательности импульсов, содержащей первый импульс высокочастотный мощности, имеющий первый заданный уровень мощности, и следующий за ним второй импульс высокочастотный мощности, имеющий второй заданный уровень мощности, и при этом первый и второй заданные уровни мощности могут быть одинаковыми ;

- согласование первой частоты первых импульсов высокочастотной мощности с резонансной частотой ускорителя в течение времени подачи первых высокочастотных импульсов в ускоряющую структуру;

- согласование второй частоты вторых импульсов высокочастотной мощности с резонансной частотой ускоряющей структуры в течение времени подачи вторых импульсов высокочастотной мощности в ускоряющую структуру;

- инжекцию заряженных частиц в резонаторы ускоряющей структуры, при этом инжекцию возможно осуществлять инжекцией первых заряженных частиц при первом токе пучка в течение времени подачи в ускоритель первых импульсов высокочастотной мощности и направлением вторых заряженных частиц при втором токе пучка, отличающегося от первого тока пучка, в течение времени подачи в ускоритель вторых импульсов высокочастотной мощности;

- последовательное ускорение ускорителем инжектированных заряженных частиц до энергии первого уровня на первой резонансной частоте ускоряющей структуры и до энергии второго уровня на второй резонансной частоте ускоряющей структуры, отличной от первой резонансной частоты, основанных, по меньшей мере, в их части, на первых и вторых импульсах высокочастотной мощности;

- последовательное столкновение первых и вторых ускоренных заряженных частиц с мишенью для генерации излучения, имеющего соответствующие первый и второй уровни энергии.

Указанный способ реализуется с помощью устройства генерации тормозного излучения с различным уровнем энергии (WO 2010/019228; US, 2010/0038563,А1), содержащего:

- ускоряющую структуру для ускорения электронов;

- источник заряженных частиц для подачи частиц в ускоряющую структуру, в качестве которого может быть использована электронная пушка;

- генератор высокочастотной мощности для выборочной подачи в ускоряющую структуру первых и вторых импульсов высокочастотной мощности, при этом вторые импульсы высокочастотной мощности имеют мощность и частоту, отличные от первой мощности и первой частоты первых импульсов высокочастотной импульсов энергии мощности;

- первое средство для согласования первой частоты генератора мощности с первой резонансной частотой ускоряющей структуры в течение времени подачи в нее первых импульсов высокочастотной мощности, выполненное, например, в виде контроллера;

- второе средство для согласования второй частоты генератора мощности со второй резонансной частотой ускоряющей структуры в течение времени подачи в нее вторых импульсов высокочастотной импульсов мощности, выполненное, например, в виде контроллера, отличного от первого контроллера,

- мишень, расположенную на выходе ускоряющей структуры, столкновение с которой ускоренных электронов вызывает генерацию излучения, и при этом столкновение первых ускоренных заряженных частиц с мишенью приводит к генерации излучения, имеющего первый уровень энергии, а столкновение вторых ускоренных заряженных частиц приводит к генерации излучения, имеющего второй уровни энергии, отличный от первого уровня.

Кроме того, устройство может содержать источник электрической мощности, приспособленный для подачи электрической мощности на указанный генератор мощности, при этом источник электрической мощности может быть приспособлен для выборочной подачи, по меньшей мере, первого или второго различного напряжения на источник заряженных частиц для подачи, по меньшей мере, первого и второго различного тока частиц в ускоряющую структуру.

При этом, когда в качестве генератора высокочастотной мощности используется магнетрон, то устройство содержит модулятор для выборочного управления магнетроном на первой электрической мощности для генерации первых импульсов высокочастотной мощности и для управления магнетроном на второй электрической мощности, отличной от первой электрической мощности для генерирования вторых импульсов высокочастотной мощности, и при этом источник электрической мощности может быть отделен от модулятора, соединенного с электронной пушкой, и модулятор может быть выполнен твердотельным.

При этом в случае, когда в качестве генератора высокочастотной мощности используется клистрон, осуществляют согласование первой частоты первых импульсов высокочастотной мощности с первой резонансной частотой ускоряющей структуры с помощью первой автоматической регулировки частоты, и согласование второй частоты вторых импульсов высокочастотной мощности с помощью второй автоматической регулировки частоты, отличной от первой регулировки.

Однако в описанном основном варианте известных способа и устройства (WO 2010/019228; US, 2010/0038563,А1) использован магнетрон, частота генерируемых колебаний которого может изменяться от импульса к импульсу вследствие изменения напряжения питающей электрической мощности, и для обеспечения точности установки частоты используют контролирующие и корректирующие устройства. Этот принцип работы устройства с магнетроном автоматически перенесен на вариант устройства с клистроном в качестве источника мощности, что делает его без дополнительных уточнений неработоспособным. Конструкция клистрона не описана.

При этом специалисту в области физики пучков заряженных частиц должно быть понятно, что в известных описанных выше способах генерации тормозного излучения и устройствах для их осуществления необходимо производить изменение частоты источника ВЧ мощности или использовать два источника с различающимися частотами, что усложняет устройства и снижает их надежность, а использование известного традиционного клистрона сопровождается применением соленоида и высоковольтного источника питания с напряжением свыше 100 кВ, что приводит к соответствующему увеличению массы и габаритов устройства.

Раскрытие изобретения

Целью создания настоящего изобретения является упрощение способа генерации тормозного излучения и устройства для его осуществления для использования в качестве досмотровых комплексов и обеспечивающего генерацию тормозного излучения с изменением уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями, уменьшение габаритов устройства и повышение надежности его работы.

При создании настоящего изобретения была поставлена задача разработки способа генерации тормозного излучения с возможностью изменением уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями, обеспечивающего регулирование мощности дозы независимо для каждого заданного уровня энергии за счет генерации в импульсном режиме пучков заряженных частиц, имеющих одинаковый уровень энергии и отличный один от другого уровень тока, ускорение первого пучка частиц до первого заданного уровня энергии и второго пучка частиц до второго заданного уровня энергии воздействием импульсов высокочастотной мощности, имеющих отличные друг от друга заданные уровни высокочастотной мощности и одинаковую частоту, с возможностью изменения уровней мощности указанных импульсов одновременно с изменением уровней тока первого и второго пучка заряженных частиц, при обеспечении синхронизации процессов подачи указанных импульсов высокочастотной мощности и процессов подачи импульсов тока пучков, а также была поставлена задача разработки устройства, обеспечивающего реализацию такого способа генерации тормозного излучения.

Поставленная задача была решена созданием способа генерации тормозного излучения, в котором обеспечивают изменение уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями и возможность регулирования уровня мощности дозы для каждого заданного уровня энергии, при этом: - генерацию тормозного излучения осуществляют путем воздействия на тормозную мишень в импульсном режиме последовательно поочередно первым и вторым пучками ускоренных заряженных частиц, обеспечивающими одинаковую заданную мощность дозы тормозного излучения и имеющими отличный один от другого заданный уровень энергии пучка и отличный один от другого заданный ток пучка, причем:

- генерацию чередующихся первого и второго пучка заряженных частиц, имеющих одинаковый уровень энергии и отличный один от другого уровень тока, обеспечивают с помощью электронной пушки, имеющей катод, анод и управляющий электрод, путем подачи на катод пушки импульсов напряжения, одинаковых для указанных заданных уровней энергии, и подачи на управляющий электрод поочередно электрических импульсов разной амплитуды, различных для указанных заданных уровней энергии, и при этом подачу указанных импульсов осуществляют парами импульсов, близко размещенных во времени, с интервалом времени между импульсами в паре много меньшим, чем интервал времени между указанными парами импульсов;

- ускорение первого и второго пучков заряженных частиц до первого заданного уровня энергии и второго заданного энергии, соответственно, осуществляют с помощью ускоряющей структуры со стоячей волной путем воздействия на первый и второй пучки заряженных частиц парами близко размещенных во времени импульсов высокочастотной мощности, имеющих отличные друг от друга заданные уровни высокочастотной мощности и одинаковую частоту, при этом обеспечивают:

синхронизацию времени подачи указанного первого импульса высокочастотной мощности с временем подачи импульса тока первого пучка заряженных частиц,

синхронизацию времени подачи указанного второго импульса высокочастотной мощности с временем подачи импульса тока второго пучка заряженных частиц,

- синхронизацию частоты следования пар импульсов тока заряженных частиц, формируемых электронной пушкой, с частотой следования пар указанных импульсов высокочастотной мощности;

- изменение уровня энергии пучков заряженных частиц от импульса к импульсу осуществляют путем изменения уровней мощности указанных импульсов высокочастотной мощности одновременно с изменением уровней тока первого и второго пучка заряженных частиц;

- тормозное излучение получают на тормозной мишени, размещенной на выходе электронопровода малого диаметра, установленного на выходе указанной ускоряющей структуры;

- заданную мощность дозы тормозного излучения обеспечивают путем регулирования величины тока указанных первого и второго пучков заряженных частиц.

При этом, согласно изобретению, целесообразно в ускоряющей структуре поток, включающий первые и вторые пучки заряженных частиц, генерируемых электронной пушкой, подвергать воздействию ускоряющего поля низкого уровня напряженности, приводящему к модуляции скорости частиц, обеспечивающей частичную группировку частиц потока в сгустки, затем частично сгруппированный в сгустки поток подвергать воздействию ускоряющего поля более высокого уровня, обеспечивающего ускорение, дополнительную группировку частиц в сгустки и фокусировку потока, а затем поток подвергать воздействию ускоряющего поля с напряженностью, выше ранее используемой, и обеспечивать фокусирование и ускорение сфокусированного потока до заданной скорости.

Поставленная задача была также решена созданием устройства для генерации тормозного излучения с изменением уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями и возможностью регулирования мощности дозы для каждого из заданных уровней энергии, содержащего:

- источник тормозного излучения, включающий:

- ускоряющую структуру для ускорения заряженных частиц, снабженную резонаторами и выполненную в виде ускоряющей структуры со стоячей волной;

- источник заряженных частиц, приспособленный для генерирования и импульсной подачи пучков заряженных частиц в резонаторы ускоряющей структуры, в качестве которого использована электронная пушка, обеспечивающая возможность переключения величины тока от импульса к импульсу между двумя заданными значениями, при этом электронная пушка выполнена трехэлектродной и содержит катод, анод и управляющий электрод;

- электронопровод, имеющий малый диаметр и установленный на выходе указанной ускоряющей структуры; - мишень, расположенную на выходе электронопровода, столкновение с которой пучков ускоренных заряженных частиц вызывает генерацию тормозного излучения с одинаковой мощностью дозы, и при этом столкновение первых пучков ускоренных заряженных частиц с мишенью приводит к генерации тормозного излучения, имеющего первый уровень энергии, столкновение вторых пучков ускоренных заряженных частиц с мишенью приводит к генерации тормозного излучения, имеющего второй уровень энергии, отличный от первого уровня энергии первых пучков;

- систему высокочастотного питания, содержащую:

- импульсный многолучевой усилительный клистрон, приспособленный для усиления и последовательной поочередной подачи в резонаторы ускоряющей структуры первых и вторых импульсов высокочастотной мощности, имеющих отличные друг от друга заданные уровни мощности и одинаковую частоту, и снабженный фокусирующей системой на постоянных магнитах;

- возбудитель, приспособленный для последовательной импульсной подачи указанному клистрону первой высокочастотной мощности и второй высокочастотной мощности низкого уровня, отличающихся уровнями высокочастотной мощности, и выполненный с возможностью изменения уровня указанных первой и второй высокочастотной мощности, поступающих на вход клистрона, между двумя заданными значениями от импульса к импульсу работы ускорителя, при одинаковой частоте генерируемых колебаний для обоих значений энергии;

- систему высоковольтного питания, содержащую:

- источник электрической мощности, выполненный в виде модулятора, приспособленного для подачи электрической мощности на указанный клистрон и на катод указанной электронной пушки, причем уровни указанной электрической мощности одинаковы для первой и второй энергии, и приспособленного для подачи указанных электрических импульсов парами импульсов, близко размещенных во времени, с интервалом времени между импульсами в паре, много меньшим, чем интервал времени между указанными парами импульсов, и обеспечивающего возможность регулирования величины тока указанных первого и второго пучков путем изменения уровня указанного импульса напряжения, и

- источник электрического питания управляющего электрода электронной пушки, приспособленный для подачи на управляющий электрод поочередно электрических импульсов разной амплитуды, соответствующих указанным заданным уровням энергии указанных пучков частиц, и при этом приспособленный для подачи указанных электрических импульсов парами импульсов, близко размещенных во времени, с интервалом времени между импульсами в паре, много меньшим, чем интервал времен между указанными парами импульсов, и обеспечивающий возможность регулирования величины тока указанных первого и второго пучков путем изменения уровня указанного импульса напряжения;

- контроллер, обеспечивающий:

- синхронизацию времени подачи указанного первого импульса высокочастотной мощности с временем подачи импульса тока первого пучка заряженных частиц;

синхронизацию времени подачи указанного второго импульса высокочастотной мощности с временем подачи импульса тока второго пучка;

- синхронизацию частоты следования пар импульсов тока первых и вторых пучков заряженных частиц, генерируемых электронной пушкой, с частотой следования пар импульсов высокочастотной мощности, генерируемых возбудителем, и с частотой следования пар импульсов высокочастотной мощности, подлежащих усилению клистроном;

- систему охлаждения, обеспечивающую охлаждение указанной ускоряющей структуры, указанной тормозной мишени, указанного клистрона и указанного модулятора,

и при этом устройство снабжено системой управления, обеспечивающей изменение уровня энергии пучков ускоренных заряженных частиц от импульса к импульсу путем подачи указанному контроллеру команд, обеспечивающих изменение уровней энергии указанных импульсов высокочастотной мощности одновременно с изменением уровней тока первого и второго пучка.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы модулятор был выполнен с возможностью питания клистрона и катода электронной пушки первой электрической мощностью, обеспечивающей усиление клистроном обоих указанных импульсов высокочастотной мощности и генерацию электронной пушкой обоих пучков заряженных частиц.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы модулятором был твердотельный модулятор.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы указанный возбудитель содержал синтезатор, твердотельный СВЧ усилитель и электронный аттенюатор на p-i- п диодах.

Кроме того, согласно изобретению, целесообразно, чтобы ускоряющая структура содержала первую ячейку, являющуюся группирующей с низким уровнем ускоряющего поля, вторую ячейку, являющуюся ускоряющей и фокусирующей с уровнем ускоряющего поля выше, чем в первой ячейке, третью и последующие ячейки, являющиеся ускоряющими и фокусирующими с одинаковым уровнем ускоряющего поля выше, чем во второй ячейке, при этом при подаче указанных сгустков из первой ячейки во вторую ячейку выбор расстояния между центрами зазоров первой и второй ячеек обеспечивал положение центра ускоряемого сгустка в области максимума ускоряющего поля второй ячейки при сдвиге фазы поля между ячейками на 180°.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в ускоряющей структуре расстояние L _G между центрами зазоров первой и второй ячеек определяли соотношением

L 4#ι -1 ,

— = Я , где: p _Q = v ₀ /c , v ₀ - величина скорости потока заряженных частиц

А) 4

на входе в группирующую ячейку, Я - длина электромагнитной волны источника высокочастотной мощности в свободном пространстве, с - скорость света, п = 1 , 2, 3....

Кроме того, согласно изобретению, целесообразно, чтобы в ускоряющей структуре высокочастотное напряжение U _g ускоряющего поля на зазоре первой ячейки было выбрано из условия обеспечения максимальной амплитуды первой гармоники тока пучка в центре зазора второй ячейки при условии:

~ , где: UQ - напряжение источника электронов, п = 1 , 2, 3

U ₀ π(4η - \)

При этом, согласно изобретению, разумно, чтобы в стенке указанной ускоряющей структуры была установлена петля связи, обеспечивающая контроль уровня ускоряющего поля и соответствующего уровня энергии ускоренного пучка заряженных частиц.

Кроме того, согласно изобретению, разумно, чтобы указанная ускоряющая структура и указанная электронная пушка были размещены внутри экрана из магнитомягкого материала.

При этом, согласно изобретению, желательно, чтобы со стороны указанной тормозной мишени, обращенной в сторону выхода тормозного излучения, была установлена ионизационная камера.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы размещенные внутри указанного экрана указанная электронная пушка и указанная ускоряющая структура совместно с указанной тормозной мишенью и указанной ионизационной камерой были установлены внутри локальной радиационной защиты, в которой была бы выполнена прорезь, обеспечивающая формирование и выведение в окружающее пространство пучка тормозного излучения.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы система высокочастотного питания была снабжена волноводом, обеспечивающим направление импульсов высокочастотной мощности, усиленных указанным клистроном, к указанной ускоряющей структуре, а размещенные внутри указанной радиационной защиты указанная электронная пушка, указанная ускоряющая структура и указанный электронопровод с указанной тормозной мишенью образовывали бы единый вакуумный объем, изолированный от окружающей среды и снабженный вакуумным окном, размещенным в указанном волноводе и проницаемым для указанных высокочастотных импульсов.

При этом, согласно изобретению, целесообразно, чтобы на указанном волноводе была размещена система откачки, включающая геттерный насос, не требующий источника питания, обеспечивающий поддержание высокого уровня вакуума в указанном вакуумном объеме в течение срока эксплуатации устройства и сообщенный с указанным вакуумным объемом через прорези в узкой стенке указанного волновода.

При этом, согласно изобретению, разумно, чтобы на указанном волноводе был установлен электроразрядный насос, величина тока которого определяется уровнем вакуума в указанном вакуумном объеме, сообщенный с указанным вакуумным объемом через прорези в узкой стенке указанного волновода. Краткое описание чертежей

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется примерами осуществления способа генерации тормозного излучения согласно изобретению с помощью устройства для генерации тормозного излучения согласно изобретению и прилагаемыми чертежами, на которых:

Фиг. 1 - схема устройства для генерации тормозного излучения согласно изобретению, вариант выполнения;

Фиг. 2 - диаграмма режимов работы устройства для генерации тормозного излучения, показанного на Фиг.1 ;

Фиг. 3 - энергетический спектр ускоренного пучка заряженных частиц в режиме изменения уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями, показанный в координатах зависимости среднего тока I _av пучка от уровня энергии Е пучка;

Фиг. 4 - изображения одного и другого пучка с различным уровнем энергии в паре импульсов, последовательно поступающих на тормозную мишень: Фиг.4а,а а ₂ - для пучка с низким уровнем энергии; Фиг.4Ь,Ь ₁₅ Ь ₂ - для пучка с высоким уровнем энергии, для сравнения - изображение масштабной сетки с шагом 1 мм.

Фиг. 5 - общий вида устройства для генерации тормозного излучения согласно изобретению в варианте выполнения, показанном на Фиг.1.

При этом описанные примеры выполнения устройства и осуществления способа согласно изобретению не являются исчерпывающими, не ограничивают возможностей осуществления изобретения и не выходят за рамки патентных притязаний.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Способ генерации тормозного излучения с изменением уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями согласно изобретению может быть осуществлен с помощью устройства для генерации тормозного излучения в варианте его выполнения, показанном на Фиг.1.

Устройство (Фиг.1) содержит источник 1 тормозного излучения, систему 2 высокочастотного питания, систему 3 высоковольтного питания, систему 4 охлаждения, контроллер 5 и систему 6 управления.

При этом источник 1 тормозного излучения включает: - ускоряющую структуру для ускорения пучка заряженных частиц, снабженную резонаторами и выполненную в виде ускоряющей структуры 7 со стоячей волной;

- источник заряженных частиц, приспособленный для генерирования и импульсной подачи пучков заряженных частиц в резонаторы ускоряющей структуры 7, в качестве которого использована трехэлектродная электронная пушка 8, соединенная через керамический изолятор с ускоряющей структурой 7 и имеющая катод 9, управляющий электрод 10 и анод (на чертеже не показан), обеспечивающая возможность переключения величины тока от импульса к импульсу между двумя заданными значениями;

- электронопровод 1 1 , установленный на выходе ускоряющей структуры 7 и имеющий малый диаметр;

- тормозную мишень 12, расположенную на выходе электронопровода 1 1 и обеспечивающую генерацию тормозного излучения 13 при столкновении с тормозной мишенью 12 ускоренного пучка заряженных частиц, поступающих из ускоряющей структуры 7 через электронопровод 1 1.

При этом ускоряющая структура 7 и электронная пушка 8 размещены внутри экрана 14 из магнитомягкого материала.

-Кроме того, со стороны тормозной мишени 12, обращенной в сторону выхода тормозного излучения 13, установлена ионизационная камера 15.

Кроме того, размещенные внутри указанного экрана 14 электронная пушка 8 и ускоряющая структура 6 совместно с электронопроводом 1 1, тормозной мишенью 12 и ионизационной камерой 15 установлены во внутренней полости локальной радиационной защиты 16, в которой выполнена прорезь 17, обеспечивающая формирование и выведение в окружающее пространство пучка тормозного излучения 13.

При этом, согласно изобретению, в стенке ускоряющей структуры 7 установлена петля связи 18, обеспечивающая контроль уровня ускоряющего поля ускоряющей структуры 7 и соответствующего уровня энергии ускоренного пучка 19 заряженных частиц.

Кроме того, согласно изобретению, размещенные внутри локальной радиационной защиты 16 электронная пушка 8, ускоряющая структура 7 и электронопровод 1 1 с тормозной мишенью 12 образуют единый вакуумный объем, изолированный от окружающей среды и снабженный вакуумным окном 20. При этом, согласно изобретению, ускоряющая структура 7 на стоячей волне содержит первую ячейку, являющуюся группирующей с низким уровнем ускоряющего поля, вторую ячейку, являющуюся ускоряющей и фокусирующей с уровнем ускоряющего поля выше, чем в первой ячейке, третью и последующие ячейки, являющиеся ускоряющими и фокусирующими с одинаковым уровнем ускоряющего поля выше, чем во второй ячейке. При этом при подаче указанных сгустков из первой ячейки во вторую ячейку выбор расстояния между центрами зазоров первой и второй ячеек обеспечивает положение центра ускоряемого сгустка в области максимума ускоряющего поля второй ячейки при сдвиге фазы поля между ячейками на 180°.

При этом, согласно изобретению, в ускоряющей структуре 7 расстояние L _g между центрами зазоров первой и второй ячеек определяют соотношением:

L 4п - \ ,

— = Я , где: ₀ = v ₀ /c , v ₀ - величина скорости потока заряженных частиц

А) 4

на входе в группирующую ячейку, Я - длина электромагнитной волны источника высокочастотной мощности в свободном пространстве, с - скорость света, /7 = 1, 2, 3....

Кроме того, согласно изобретению, в ускоряющей структуре 7 высокочастотное напряжение U _g ускоряющего поля на зазоре первой ячейки выбирают из условия обеспечения максимальной амплитуды первой гармоники тока пучка в центре зазора второй ячейки при условии:

— - « , где: U - напряжение источника электронов, п = 1, 2, 3

U ₀ π(4η - 1)

При необходимости на наружной поверхности ускоряющей структуры 7 могут быть размещены корректирующие катушки 21.

В ускоряющей структуре 7 изменение конечной энергии пучка достигается за счет изменения уровня высокочастотной мощности, поступающей в ускоряющую структуру 7, при этом обеспечивается соотношение максимально возможного и минимально возможного значений энергии ускоренного пучка не менее 2,0, при диаметре пучка на тормозной мишени 12 во всем диапазоне изменения энергии не более 2,0 мм.

Согласно изобретению, система 2 высокочастотного питания включает импульсный усилительный клистрон 22 и возбудитель 23. При этом клистрон 22 через волновод 24, ферритовое развязывающее устройство 25 и вакуумное окно 20 обеспечивает направление импульсов высокочастотной мощности, усиленных клистроном 22, к ускоряющей структуре 7. При этом волновод 24 снабжен системой 26 подачи изолирующего газа и датчиком 27 разряда. Для предотвращения высокочастотных пробоев волновод 24 и ферритовое развязывающее устройство 25 заполняют изолирующим газом. В случае возникновения разряда на вакуумном окне 20, в волноводе 24 или ферритовом развязывающем устройстве 25 датчик 27 разряда вырабатывает сигнал блокировки, отключающий выработку высокочастотного сигнала возбудителем 23.

Импульсный усилительный клистрон 22 приспособлен для усиления и последовательной поочередной подачи в резонаторы ускоряющей структуры 7 первых и вторых импульсов высокочастотной мощности, имеющих отличные друг от друга заданные уровни мощности и одинаковую частоту, и снабжен фокусирующей системой на постоянных магнитах (на чертеже не показана);

В качестве импульсного усилительного клистрона 22 может быть использован малогабаритный многолучевой клистрон, аналогичный, например, клистрону КИУ- 147 A (Multy-beam klystrons with reverse permanent magnet focusing system as the universal rf power sources for the compact electron accelerators, LA. Frejdovich, P.V. Nevsky, V.P. Sakharov et al, in Proceedings of RuPAC 2006, Novosibirsk, Russia, p. 100), который работает при низком напряжении, что позволяет использовать малогабаритный модулятор, при этом электронные пучки создают с помощью многолучевой электронной пушки и пропускают их через резонаторы клистрона и трубки дрейфа в магнитном поле, созданном постоянными магнитами. Такая конструкция клистрона позволяет вместе с устройствами контроля частоты возбудителя обеспечить резкое сокращении массы и габаритов устройства для генерации тормозного излучения.

Импульсный усилительный клистрон 22, работающий при низком напряжении питания за счет использования многолучевой конструкции, выполнен компактным благодаря использованию фокусирующей системы на постоянных магнитах и обеспечивает возбуждение СВЧ поля ускоряющей структуры 7. Однако возможность использования низковольтного, следовательно, малогабаритного твердотельного модулятора для клистрона 22 позволяет существенно сократить габариты конструкции даже при создании магнитного поля соленоидом.

Импульсный многолучевой усилительный клистрон 22 обладает большим коэффициентом усиления, что позволяет использовать возбудитель 23 с низкой выходной мощностью, обеспечивающей возможность поддержания высокой стабильности частоты; при этом величина его выходной мощности может изменяться от импульса к импульсу с требуемой частотой повторения.

Возбудитель 23 электрически соединен с клистроном 22 и приспособлен для последовательной импульсной подачи клистрону 22 первой высокочастотной мощности и второй высокочастотной мощности низкого уровня, отличающихся уровнями высокочастотной мощности, и выполнен с возможностью изменения уровня первой и второй высокочастотной мощностей, подаваемых на вход клистрона 22, между двумя заданными значениями от импульса к импульсу работы источника 1 тормозного излучения 13, при одинаковой частоте генерируемых колебаний для обоих значений энергии.

При этом, согласно изобретению, возбудитель 23 содержит синтезатор, твердотельный СВЧ усилитель и электронный аттенюатор на p-i-n диодах (на чертеже не показаны).

При этом, согласно изобретению, на волноводе 24 размещена система 28 откачки, включающая геттерный насос (на чертеже отдельно не показан), не требующий источника питания, обеспечивающий поддержание высокого уровня вакуума в указанном выше вакуумном объеме в течение срока эксплуатации устройства и сообщенный с вакуумным объемом через прорези в узкой стенке указанного волновода 24. Кроме того, для контроля уровня вакуума и выработки сигналов блокировки при снижении вакуума на волноводе 24 система 28 откачки содержит установленный на волноводе 24 электроразрядный насос (на чертеже отдельно не показан), величина тока которого определяется уровнем вакуума в указанном вакуумном объеме, и сообщенный с вакуумным объемом через прорези в узкой стенке волновода 24. Откачку указанного вакуумного объема осуществляют, главным образом, геттерным насосом, а электроразрядный насос используют для контроля уровня вакуума. Это позволяет быстро ввести источник в рабочий режим после длительного хранения, гарантирует стабильность параметров и надежность работы системы.

Система 3 высоковольтного питания содержит:

- источник электрической мощности, выполненный в виде модулятора 29, приспособленного для подачи электрической мощности на клистрон 22 и на катод 9 электронной пушки 8, причем уровни указанной электрической мощности одинаковы для первой и второй энергии и - источник 30 электрического питания управляющего электрода 10 электронной пушки 8.

При этом модулятор 29 электрически соединен с клистроном 22 и приспособлен для подачи на клистрон 22 электрических импульсов парами импульсов, близко размещенных во времени, с интервалом времени между импульсами в паре, много меньшим, чем интервал времен между указанными парами импульсов, и обеспечивает возможность регулирования величины тока первого и второго пучков путем изменения уровня импульса напряжения на катоде 9 электронной пушки 8.

При этом, согласно изобретению, модулятор 29 выполнен твердотельным с возможностью питания клистрона 22 и катода 9 электронной пушки 8 первой электрической мощностью, обеспечивающей усиление клистроном 22 обоих указанных импульсов высокочастотной мощности и генерацию электронной пушкой 8 обоих пучков заряженных частиц.

Источник 30 электрического питания управляющего электрода 10 электронной пушки 8 приспособлен для подачи на управляющий электрод 10 поочередно электрических импульсов разной амплитуды, соответствующих заданным уровням энергии пучков частиц. При этом источник 30 электрического питания приспособлен для подачи указанных электрических импульсов парами импульсов, близко размещенных во времени, с интервалом времени между импульсами в паре много меньшим, чем интервал времени между указанными парами импульсов, и обеспечивает возможность регулирования величины тока первого и второго пучков путем изменения уровня указанного импульса напряжения.

Система 4 охлаждения содержит устройство 31 жидкостного охлаждения, систему 32 датчиков измерения температуры и расхода жидкости и обеспечивает охлаждение ускоряющей структуры 7, клистрона 22, модулятора 29 и тормозной мишени 12.

Контроллер 5 электрически соединен с источником 1 тормозного излучения 13, системой 2 высокочастотного питания, системой 3 высоковольтного питания, системой 4 охлаждения и приспособлен для синхронизации времени подачи клистроном 22 первого импульса высокочастотной мощности в ускоряющую структуру 7 со временем подачи импульса тока первого пучка заряженных частиц электронной пушкой 8; синхронизации времени подачи второго импульса высокочастотной мощности в ускоряющую структуру 7 со временем подачи импульса тока второго пучка электронной пушкой 8; синхронизации частоты следования пар импульсов тока первых и вторых пучков заряженных частиц, генерируемых электронной пушкой 8, с частотой следования пар импульсов высокочастотной мощности, генерируемых возбудителем 23, и с частотой следования пар импульсов высокочастотной мощности, подлежащих усилению клистроном 22.

Работа контроллера 5 может быть проиллюстрирована показанной на Фиг. 2 диаграммой режимов работы устройства для генерации тормозного излучения с синхронизацией указанных параметров времени подачи указанных импульсов энергии, мощности и тока, где т - длительность импульса, Т _\ - расстояние между импульсами в паре импульсов, Тг - расстояние между парами импульсов. Изменение величины тока пучка обеспечено изменением величины напряжения на управляющем электроде 10 электронной пушки 8.

Кроме того, устройство согласно изобретению снабжено системой 6 управления, обеспечивающей изменение уровня энергии пучков ускоренных заряженных частиц от импульса к импульсу путем подачи контроллеру 5 команд, обеспечивающих изменение уровней энергии импульсов высокочастотной мощности одновременно с изменением уровней тока первого и второго пучка.

Способ генерации тормозного излучения, в котором обеспечивают изменение уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями и возможность регулирования уровня мощности дозы для каждого заданного уровня энергии, осуществляют в описанном выше устройстве для генерации тормозного излучения следующим образом.

С помощью системы 6 управления (Фиг.2) формируют команды на подачу контроллером 5 сигнала энергии на систему 2 высокочастотного питания и систему 3 высоковольтного питания. Сигнал энергии контроллера 5 определяет величину мощности высокочастотного импульса, генерируемого возбудителем 23, и, таким образом, определяет амплитуду ускоряющего поля в ускоряющей структуре 7, энергию ускоренного пучка и верхнюю границу спектра тормозного излучения 13.

Кроме того, для каждого импульса работы устройства сигнал энергии контроллера 5 определяет величину напряжения на управляющем электроде 10 электронной пушки 8 и, таким образом, величину тока электронной пушки 8, величину тока ускоренного пучка и мощность дозы тормозного излучения 13. Путем подачи на катод 9 электронной пушки 8 вырабатываемых модулятором 29 импульсов напряжения, одинаковых для заданных уровней энергии, и путем одновременной подачи на управляющий электрод 10 поочередно вырабатываемых источником 30 электрической энергии электрических импульсов разной амплитуды, различных для заданных уровней энергии, обеспечивают генерацию электронной пушкой 8 чередующихся первого и второго пучка заряженных частиц, имеющих одинаковый уровень энергии и отличный один от другого уровень тока, и при этом подачу указанных импульсов осуществляют парами импульсов, близко размещенных во времени, с интервалом времени между импульсами в паре, много меньшим, чем интервал времени между указанными парами импульсов.

В процессе формирования первого и второго пучков подводимая к клистрону 22 электрическая мощность остается неизменной.

Электронная пушка 8 обеспечивает инжекцию первого и второго пучков частиц в резонаторы ускоряющей структуры 7 со стоячей волной.

При этом через волновод 24, наполненный изолирующим газом, через ферритовое развязывающее устройство 25 и вакуумное окно 20 первые и вторые импульсы высокочастотной мощности, усиленные клистроном 22, последовательно поступают в резонаторы ускоряющей структуры 7, возбуждая в ней ускоряющее поле.

Поток, содержащий первые и вторые пучки заряженных частиц, генерируемых электронной пушкой 8, подвергают воздействию ускоряющего поля, приводящего к модуляции скорости частиц, обеспечивающей частичную группировку частиц потока в сгустки, затем частично сгруппированный в сгустки поток подвергают воздействию ускоряющего поля более высокого уровня, обеспечивающего ускорение, дополнительную группировку частиц в сгустки и фокусировку потока, а затем поток подвергают воздействию ускоряющего поля с уровнем выше ранее используемого, и обеспечивают фокусирование и ускорение сфокусированного потока до заданной скорости.

В ускоряющей структуре 7 осуществляют ускорение первого и второго пучков заряженных частиц до первого заданного уровня энергии и до второго заданного уровня энергии, соответственно. При этом ускорение осуществляют путем воздействия на первый и второй пучки заряженных частиц импульсами высокочастотной мощности, выработанными возбудителем 23 и усиленными клистроном 22 и имеющими отличные друг от друга заданные уровни высокочастотной мощности. Подачу указанных импульсов резонаторам ускоряющей структуры 7 осуществляют парами импульсов, близко размещенных во времени, как показано на Фиг.2, с интервалом времени _/ между импульсами в паре, много меньшим, чем интервал времени Т ₂ между указанными парами импульсов, который может составлять, например, 500 мкс.

При этом, как показано на Фиг.2, обеспечивают синхронизацию времени подачи указанного первого импульса высокочастотной мощности от клистрона 22 в ускоряющую структуру 7 с временем подачи электронной пушкой 8 импульса тока первого пучка заряженных частиц, синхронизацию времени подачи указанного второго импульса высокочастотной мощности от клистрона 22 в ускоряющую структуру 7 с временем подачи электронной пушкой 8 импульса тока второго пучка заряженных частиц, синхронизацию частоты следования пар импульсов тока заряженных частиц, формируемых электронной пушкой 8, с частотой следования пар указанных импульсов высокочастотной мощности, формируемых клистроном 22. В процессе усиления клистроном 22 первой и второй высокочастотных мощностей подводимая к нему электрическая мощность не меняется.

Изменение энергии пучков заряженных частиц от импульса к импульсу осуществляют изменением уровня ускоряющего поля ускоряющей структуры 7 за счет изменения уровня выходной мощности возбудителя 23 одновременно с изменением уровней первого и второго токов пучка электронной пушки 8.

На Фиг. 3 показаны результаты измерения энергетического спектра ускоренного пучка заряженных частиц в режиме изменения уровня энергии от импульса к импульсу между двумя заданными значениями, выполненных с помощью магнитного спектрометра, в координатах зависимости среднего тока I _av пучка от уровня энергии Е пучка.

При этом как на низком, так и на высоком уровнях энергии ускоряющая структура 7 работает на одной и той же частоте, первый импульс высокочастотной мощности импульсного многолучевого клистрона 22 синхронизирован по времени с первым импульсом тока пучка, а второй импульс мощности синхронизирован со вторым импульсом тока.

Контроль уровня ускоряющего поля осуществляют с помощью петли связи 18, установленной в одной из ускоряющих ячеек ускоряющей структуры 7.

Генерацию тормозного излучения 13 осуществляют путем воздействия на тормозную мишень 12 в импульсном режиме последовательно поочередно первым и вторым пучками ускоренных заряженных частиц, обеспечивающими одинаковую заданную мощность дозы тормозного излучения 13 и имеющими отличный один от другого заданный уровень энергии пучка и отличный один от другого заданный ток пучка.

Тормозное излучение 13 получают на тормозной мишени 12, размещенной на выходе электронопровода 11 малого диаметра, установленного на выходе указанной ускоряющей структуры 7.

Заданную мощность дозы тормозного излучения 13 обеспечивают путем регулирования величины тока первого и второго пучков заряженных частиц электронной пушки 8.

Контроль мощности дозы тормозного излучения 13 производят с помощью ионизационной камеры 15, установленной после тормозной мишени 12.

Для обеспечения попадания ускоренного пучка электронов 19 в центр тормозной мишени 12 паразитные магнитные поля в электронной пушке 8 и ускоряющей структуре 7 снижают до уровня, не превышающего уровень магнитного поля Земли, с помощью магнитного экрана 14. Подстройка положения пучка 19 на тормозной мишени 12 может быть осуществлена с помощью корректирующих катушек 21.

На Фиг. 4 показаны отображения импульсов первого и второго пучка с различным уровнем энергии в паре импульсов до их столкновения с тормозной мишенью 12: Фиг.4а,а1,а ₂ - для пучка с низким уровнем энергии; Фиг.4Ь,Ь Ь ₂ - для пучка с высоким уровнем энергии, для сравнения - изображение масштабной сетки с шагом 1 мм.

На Фиг.5 показан общий вид устройства для генерации тормозного излучения согласно изобретению в вышеописанном варианте выполнения, показанном на Фиг.1.

Таким образом, способ генерации тормозного излучения согласно изобретению с помощью устройства для генерации тормозного излучения согласно изобретению позволяет обеспечить генерацию тормозного излучения с изменением от импульса к импульсу уровня энергии между двумя заданными значениями и обеспечить возможность регулирования мощности дозы независимо для каждого заданного уровня энергии. При этом значительно снижены габариты устройства, что является важным при использовании устройств в качестве досмотровых комплексов, повышена надежность работы устройства. Специалистам в области физики пучков заряженных частиц должно быть понятно, что в способ генерации тормозного излучения согласно изобретению и в устройство для генерации тормозного излучения согласно изобретению могут быть внесены улучшения и модификации, не выходящие за рамки формулы изобретения.

Промышленная применимость

Устройство для генерации тормозного излучения с использованием способа генерации тормозного излучения согласно изобретению может быть использовано в досмотровых комплексах, и при этом может быть изготовлено с помощью известных технологий с использованием известных материалов и оборудования.