SU1145777A1

SU1145777A1 - Device for measuring breakup of intensity of ionizing radiation source in channel of linear ion accelerator

Info

Publication number: SU1145777A1
Application number: SU833650680A
Authority: SU
Inventors: В.В. Пьянков; А.П. Федотов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7094
Priority date: 1983-10-12
Filing date: 1983-10-12
Publication date: 1990-11-23

Abstract

1о ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КАНАЛЕ ПУЧКА ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ, содержащий сцинтнлл тор с отражателем света, польй зеркальньй световод,фотоэлектронный умножитель, перемещени сцинтилл тора, отличающийс тем, что, с целью повьп ени точности устранени мертвой зоны измере1ш , польй зеркальный световод расположен параллельно оси ускорител вплотную к нему, имеет длину, равную длине участка измерени , сцинтилл тор с отражателем света расположен внутри световода и установлен с возможностью перемещени по всей его длине вдоль его осио f- 2 о Устройство по По 1, отличающеес тем, что, с целью устранени зависимости показаний измерител от продольной координаты сцинтилл тора, вызванной потер ми света в световоде, внутри световода расположены два С1щнтилл тора с отi ражател ми света так, что световые сл сигналы от них направлены в противоположные конхцл световода, где установлены два фотоэлектронных умножител о1o INTEGRATION LAWS located parallel to the axis of the accelerator close to it, has a length equal to the length of the measurement section, the scintillator with a light reflector is located inside the fiber and installed flax with the possibility of moving along its entire length along its axis f-2 o Device According to 1, characterized in that, in order to eliminate the dependence of the readings of the meter on the longitudinal coordinate of the scintillator caused by the light loss in the fiber, there are two C1 Scr with reflectors of light in such a way that the light signals from them are directed to the opposite ends of the fiber, where two photoelectric multipliers are installed

Description

Изобретение относитс к област м ускорительной техники и дозиметрии ионизирующих излучений, в частности к линейным ускорител м ионов,,The invention relates to the fields of accelerator technology and the dosimetry of ionizing radiation, in particular to linear ion accelerators,

Изобрете1ше может быть испЬльзовано дл измерени распределени потерь пучка ионов вдоль ускорител , которое с точностью до константы повтор етс в распределении интенсивности источников мгновенного ионизирующего излучени в канале прохождени пучка, инициируемых потер нны-ми ионамиоThe invention may be used to measure the distribution of ion beam losses along an accelerator, which is accurate to a constant in the distribution of the intensity of sources of instantaneous ionizing radiation in the beam passage channel, initiated by lost ions.

. Известна система измерени распределени потерь пучка в линейном уско4 СЛ. A system is known for measuring the distribution of the beam loss in linear usko4 SL

ригеле протонов с энергией 800 МэВ 800 MeV proton bolt

и средним током 1 мА Лос-Аламосского комплекса физики средних энергий, qoдержаща неподвижные сцинтилл ционные детектор ионизиругощего излучени , установленные вдоль ускорител против фокусируюдих дублетов квадрупольных линз: один детектор на один период фокусировки. Рассто ние между детекторами 4-8 м. Система измер етионизирующее излучение в отдельных точках ускорител и позвол ет опре- делить в этих точках потери пучка с погрешностью, завис щей от рассто ни детектор - ось ускорител Недостатком системы измерени потерь пучка ускорител в Лос-Аламосе вл етс большое количество используемых детекторов ионизирующего излу чени ; распределение потерь пучка (повтор ющее с точностью до посто н ной распределение источников иогшзирующего излучени в канапе ускорител ) измер етс лшпь дискретно в от точках ускорител о Наиболее близким по своей технической сущности вл етс измеритель распределени интенсивности источников ионизирующего излучени в канале пучка ускорител ионов, содержащий сцинтилл тор с отражателем све та, польш зеркальный световод, фотоэлектронный умножитель и механизм пе ремещени сцинтилл тора. Измеритель состоит из детектора ионизирующего излучени и передвижного устройства Детектор содержит сцинтилл тор, преобразующий поток ионизирующего излучени в световой сигнал, фотоэлектронный умножитель,преобразуюпщй световой сигнал сцинтилл тора в электри ческий сигнал, зеркальный световод, по которому передаетс световой сигнал от сцинтилл тора к ФЭУ, отражатель света, отражающий свет от сцинтилл тора в сторону ФЭУо Механизм пе ремещени сцинтилл тора состоит из каретки, на которой установлен детектор и котора перемещаетс по на- правл к дим, и Электродвигател , сооб щающего движение каретке,, Питание электродвигател , ФЭУ, передача изме рительного сигнала осуществл етс по длинному кабелюо Кабель т нетс за передвижной кареткой с детектором по всей длине участка измерени и подвешиваетс через 1,5-2,0 м длины кабел к вспомогательным кареткам, кат щимс вслед за кареткой с детектором по направл ющим вдоль канала про хождени пучкао Однако, вьппоописанному измерителю распределени .тенсивности источников ионизирующего излучени присущи следующие недостаткио Невозможно обеспечить перемеще1ше сцинтилл тора в непосредственной бли зости от конструкции собственно уско рител из-за зан тости пространства вокруг собственно ускорител оборудо ванием других систем и коммуникацион ными элементами, а потому невозможно точное измерение распределени интен сивности источников излучени в канале прохождени пучка и распределени потерь пучка вдоль ускорител . Другие недостатки: громоздкость измерител , большое пространство в поперечной к оси ускорител плоскости, необходимое дл размещени детектора , передвижного устройства и кабелей; наличие значительной мертвой зоны на участке измерени , равной длине передвижного устройства при сжатом состо нии кабел „ Целью изобретени вл етс повышение точности измерени и устранени мертвой зоны измерени , а также устранени зависимости показаний измерител от продольной координаты сцинтилл тора, вызванной потер ми света в световоде Поставленна цель достигаетс тем, что в измерителе распределени интенсивности источников ионизирующего излучени в канале пучка линейного ускорител ионов, содержащем сцинтилл тор с отражателем света, полый зеркальный световод, фотоэлектронный умножитель и механизм перемещени сцинтилл тора, полый зеркальный световод расположен параллельно оси ускорител вплотную к нему и имеет длину , равную длине участка измерени , сцинтилл тор с отражателем света расположен внутри световода и установлен с возможностью перемещени по всей его длине вдоль его оси Поставленна цель достигаетс тем,что внутри световода расположены ва сцинтилл тора с отражател ми света ,так,что световые сигналы от них направлены в противоположные концы световода , где установлены два фотоэлектронных умножител , сигналы с выходов которых складываютс На фиго и 2 приведена схема передвижного измерител распределени интенсивности ионизируюгдего излучени в канале пучка ускорител ионов о Предложенное устройство состоит из полого зеркального световода 1, который расположен вдоль и вплотную к. конструкции линейного ускорител ионов 2 параллельно его оси, сцинтилл тора 3, предназначенного дл преобразовани ионизирующего излучени в световые сигналы, отражател 4, служащего дл обеспечени фотонам квазипараллельных траекторий, фотоэлектрон51 ного умножител 5, установленного на концах световода и служащего дл пре образовани световых сигналов в элек трические, каретки 6, на которой зак реплен сцинтилл тор с отражателем, размещенным внутри световода и котора служит дл передвижени на колесиках 7 по направл ющим 8, электродвигател 9, который служит дл пере мещени каретки со сцинтилл торами с помощью нити 10о Сцинтилл тор закреплен на каретке через шток I1, которьй проходит через узкую щель 12 в световоде ,Цл экранировки от внеш них источников света на всей длинй световода установлен кожух 13 Возможна также установка двух сцинтилл торов с отражател ми светво Световые сигналы от них направлены в противоположные стороны в концы световодов , где установлены два фотоэлектронных фотоумножител , сигналы с ко торых складываютс Предельна длина предлагаемого устройства определ етс потер ми све та в световодео Устройство работает следующим образ ом о Польй зеркальный световод I, диаметр которого может быть см а длина л/ 10-30 м, располагают неподвижно на участке ускорител , где необходимо провести измерение распределени потерь пучка, вплотную к резонаторам ускорител ,, При зтом рассто ние между ос ми ускорител и зеркального световода составит V20-100 см (в зависимости от конструкции резонаторов ускори- . тел )о На практике всегда есть небольшой просвет в поперечной плоскости ускорител , позвол ющий разместить трубу диаметром 12 см вплотную к ускорителюо Затем при включенном ускорителе с помощью электродвигател 9 и нити 10 равномерно перемещают каретку 6 с прикрепленными к ней сцинтилл торами 3 с отражател ми 4 из одного конЦа световода в другой При этом ионизирующее излучение, проход щее через сцинтилл тор, вызовет исцускание све та сцинтилл торомо Свет с помощью от ражателей в виде квазипараллельного пучка будет направлен в противополож ные концы световода, где попадет на фотокатоды сто щих там фотоэлектронных умножителей 5, которые преобра76 зуют световые сигналы в электрические;. Электрические сигналы после фотоэлектронных умножителей складываютс в результирующий сигнал. Таким образом получают распределение ионизирующего излучени в месте прохождени сцинтилл тора. Точность измерени распределени потерь пучка (которое повтор ет распределение источников ионизирующего излучени вдоль канала ускорител ), опредап етс рассто нием а от сцинтилл тора до оси ускорител о На этом рассто нии распределение иЯтенсивности I ионизирующего излучени при точечном источнике излучени на продольной координате Z - Z будет иметь вид: т - - ° , ()2 где Ig - интенсивность при Z Zoa Точность U Z измерени распределегш источников ионизирующего излучени определ етс как рассто ние, на котором еще можно различить два точечных источника излучени одинаковой интенсивности и будет равно удвоенному рассто нию (Z - Z), при котором I - 1до Z - Z а UZ 2а Дл второй части ускорител мезонной фабрики аи: 20-25 см, ZCt40-50 см Таким образом, в св зи с тем, что UZ дл предлагаемого устройства значительно меньше значени Д Z прототипа , поэтому точность предлагаемого устройства примерно в 8-10 раз выше точности измерени в прототипе Использование изобретени позволит измер ть с высокой точностью распределение источников ионизирующего излучени в канале пучка повтор ющего распределение потерь пучка вдоль ускорител , а также устранить мертвую зону измерени , что даст возможность /диагностировать и устран ть возмущени пучка и обеспечить радиационную чистоту ускорителей с большими величинами среднего токао В качестве базового объекта использован измеритель распределени интенсивности источников ионизирующего излучени , действую ций на выходе протонного синхротронаand an average current of 1 mA of the Los Alamos complex of medium energy physics, containing a fixed scintillation detector of ionizing radiation, installed along the accelerator against focusing doublets of quadrupole lenses: one detector for one focusing period. The distance between the detectors is 4–8 m. The system measures the ionizing radiation at individual points of the accelerator and makes it possible to determine the beam loss with an error depending on the distance of the detector — the accelerator axis. The disadvantage of the accelerator beam loss measurement system at Los Alamos there are a large number of ionizing radiation detectors used; the distribution of the beam losses (repeating with accuracy up to a constant distribution of sources of radiation in the accelerator canal) is measured discretely from the points of the accelerator. The closest in technical essence is the measuring instrument of the distribution of the intensity of the sources of ionizing radiation in the channel of the ion accelerator containing a scintillator with a reflector of light, a Poland specular light guide, a photomultiplier tube, and a scintillator displacement mechanism. The meter consists of a detector of ionizing radiation and the mobile device detector comprises a scintillator, converts the stream of ionizing radiation in the light signal, a photomultiplier, preobrazuyupschy light signal scintillator in an electric signal, a mirrored light guide, according to which the transmitted signal light from the scintillator to the photomultiplier, reflector light, reflecting light from a scintillator in the direction of the FEU, the movement mechanism of a scintillator consists of a carriage on which the detector is mounted and which is moving by the direction of dimming, and the electric motor communicating the movement of the carriage, the power of the electric motor, the photomultiplier, the measurement signal is transmitted over a long cable. The cable is pulled behind the mobile carriage with the detector along the entire length of the measurement area and is suspended through 1.5 The 2.0 m cable length to the auxiliary carriages that follow the carriage with the detector along the guides along the beam path is, however, the following shortcomings in the described measurement of the distribution of the intensity of the sources of ionizing radiation Atkio It is impossible to provide displacement of the scintillator in the immediate vicinity of the design of the accelerator proper due to the space around the accelerator proper by equipping other systems and communication elements, and therefore it is impossible to accurately measure the distribution of the intensity of radiation sources in the beam path and the distribution of losses beam along the accelerator. Other disadvantages: the bulkiness of the meter, a large space in the plane transverse to the axis of the accelerator, necessary to accommodate the detector, a mobile device and cables; the presence of a significant dead zone at the measurement site, equal to the length of the mobile device when the cable is compressed; The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and eliminate the dead measurement area, as well as eliminate the dependence of the meter readings on the longitudinal coordinate of the scintillator caused by the light loss in the optical fiber. The goal is achieved by the fact that in the measuring instrument of the intensity distribution of ionizing radiation sources in the channel of a beam of an ion accelerator containing a scintillator with The light detector, the hollow mirror light guide, the photomultiplier tube and the scintillator moving mechanism, the hollow mirror light guide is parallel to the accelerator axis close to it and has a length equal to the length of the measurement section, the scintillator with a light reflector is located inside the light guide and is movable throughout it the length along its axis. The aim is achieved by the fact that inside the fiber the scintillator with a reflector of light is located so that the light signals from them are directed to opposite The fibers of the fiber, where two photomultiplier tubes are installed, the signals from the outputs of which are folded. FIG. 2 shows a diagram of a mobile measuring instrument for the intensity distribution of the ionizing radiation in the ion accelerator beam channel. The proposed device consists of a hollow reflector 1, which is located along and close to the linear design. an ion accelerator 2 parallel to its axis, a scintillator 3 intended to convert ionizing radiation into light signals, a reflector 4 serving to providing photons with quasi-parallel trajectories, a photoelectric multiplier 5 installed at the ends of the optical fiber and used to convert light signals into electric ones, carriages 6, on which a scintillator is fixed with a reflector placed inside the optical fiber and which is used to move on wheels 7 along 8, an electric motor 9, which serves to move the carriage with scintillators using a 10o filament. The scintillator is attached to the carriage through the rod I1, which passes through a narrow slit 12 in the optical fiber, CL shielding from external light sources on the entire length of the fiber optic casing installed 13 It is also possible to install two scintillators with light reflectors. The light signals from them are directed in opposite directions to the ends of the optical fibers, where two photoelectric photomultipliers are installed, the signals from which are folded. It is determined by the loss of light in a light-guiding device. The device operates as follows: A specular light guide I, whose diameter can be cm and the length 1 / 10-30 m, is located IG Petritskaya accelerator on site where it is necessary to measure the beam loss distribution, against the accelerator resonators ,, ztom When the distance between the axes of the accelerator and the amount of specular light guide V20-100 cm (depending on the design of resonators accelerator. tel) o In practice, there is always a small gap in the transverse plane of the accelerator, allowing you to place a pipe 12 cm in diameter close to the accelerator. Then, when the accelerator is turned on using an electric motor 9 and the thread 10, the carriage 6 is evenly moved with scintillators 3 attached to it From one end of the fiber to the other, the ionizing radiation passing through the scintillator will cause the scintillation of the light to be transmitted by the light from the quasi-parallel beam from the beam. boxes nye ends of the optical fiber, which falls on the photocathode upstanding there photomultiplier tubes 5, which form a preobra76 light signals into electrical ;. The electrical signals after the photomultiplier tubes add up to the resulting signal. In this way, the distribution of ionizing radiation is obtained at the site of passage of the scintillator. The measurement accuracy of the beam loss distribution (which replicates the distribution of ionizing radiation sources along the accelerator channel) is determined by the distance a from the scintillator to the accelerator axis. At this distance, the intensity I of the ionizing radiation at the point Z – Z will be have the form: t - - °, () 2 where Ig is the intensity at Z Zoa. The accuracy of the UZ measurement of the distribution of ionizing radiation sources is defined as the distance at which two points can still be distinguished radiation source of the same intensity and will be equal to twice the distance (Z - Z), at which I - 1 to Z - Z and UZ 2A. For the second part of the accelerator of the meson factory ai: 20-25 cm, ZCt40-50 cm Thus, Because the UZ for the proposed device is significantly less than the D Z value of the prototype, therefore the accuracy of the proposed device is about 8-10 times higher than the accuracy of the measurement in the prototype. Using the invention, it is possible to measure with high accuracy the distribution of ionizing radiation sources dividing the beam losses along the accelerator, as well as eliminating the dead zone of measurement, which will allow / diagnose and eliminate beam perturbations and ensure the radiation purity of accelerators with large values of the average current. The base object is a measuring instrument for the distribution of the intensity of ionizing radiation sources synchrotron

Преимущество изобретени перед базовым объектом состоит в том, что оно имеет значительно меньшие размеры в поперечном сече1ши и может быть расположено вблизи канала прохождени пучка и из-за уменьшенного такимThe advantage of the invention over the basic object is that it has much smaller dimensions in the transverse section and can be located near the channel of the beam and because of the reduced

образом рассто ни от сцинтшш тора до оси ускорител точность измере1ш распределени источников ионизирук цего излуче1ш выше,, Кроме того, в предложенном изобретении отсутствует мертва зона-измерени the distance from the scorching torus to the axis of the accelerator, the accuracy of the measurement of the distribution of the sources of ionizing radiation is higher, besides, in the proposed invention there is no dead measuring zone

77777.77777.

В и ИIn and And

VV

22

Фиг./Fig. /

Фиг. 2FIG. 2

7777Л7777Л

Claims

1 "IONIZING RADIATION SOURCE INTENSITY DISTRIBUTION METER IN A CHANNEL OF A LINEAR ION ACCELERATOR BEAM, comprising a scintillator with a light reflector, a hollow specular fiber, a photomultiplier, a dead-scintillator moving mechanism, which differs in order to improve the accuracy and