Вторичные излучения ограничены главным образом тормозным излучением и нейтронами Оно можно формировать только пассивными методами — применением различных фильтров и экранов

Вторичное излучение из мишеней ускорителей

Схемы электрической (а) и магнитной (б) линз

Магнитная линза, представляет собой соленоид с магнитным полем, совпадающим с направлением движения пучка, снабженный магнитным экраном для концентрации поля в небольшой области. Квадрупольные линзы создают поперечные электрические и магнитные поля.

Для транспортировки изготовляются ионо- или электронопроводы, которые состоят из полых металлических труб, откачанных до высокого вакуума. Вдоль них располагают электрические или магнитные линзы и поворотные магниты для изменения направления пучка или сортировки частиц по заряду и импульсу. Линзы могут быть электростатическими и магнитными В результате применения фокусирующих линз удается сохранить эмитанс, меняется лишь его форма.

Проще всего располагать объект облучения в непосредственной близости от выхода ускорителя — в вакууме или за выходным окном в атмосфере. Если необходимо, здесь размещаются коллиматоры и поглотители для ограничения размеров пучка и выравнивания плотности потока. В большинстве установок медицинского назначения используется именно такая схема. Иногда ускоренный пучок необходимо транспортировать на некоторое расстояние.

Тормозное излучение. Интенсивность при взаимодействии пучка электронов с мишенью зависит от: тока электронов, их энергии, материала мишени и ее толщины.

Характеристики тормозного излучения из W-мишени:

Зависимость мощности поглощённой дозы, создаваемой тормозным излучением, от энергии электронов E_e

Оптимальная толщина мишени из вольфрама для энергий электронов в диапазоне 3—10 МэВ равна примерно 1 мм. С ростом энергии излучение становится все более направленным вперед по пучку. Мощность экспозиционной дозы излучения, которую можно получить от линейного электронного ускорителя с энергией 5 МэВ и средним током 100 мкА на расстоянии 1 м от мишени, равна 5 Гр/мин, т.е. типичная терапевтическая процедура длится несколько минут.

Синхротронное излучение. Синхротронное или магнитотормозное излучение возникает при движении заряженной частицы (электронов) в магнитном поле, искривляющем траекторию её движения. Интенсивность синхротронного излучения пропорциональна четвёртой степени энергии электронов, квадрату напряженности магнитного поля и обратно пропорциональна квадрату кривизны траектории электрона.

В синхротронах мощные магниты заставляют релятивистские электроны двигаться по круговым орбитам, поэтому они являются источниками электромагнитного излучения. Ускоренные электроны инжектируются в накопитель, основным элементом которого является вакуумированная кольцевая камера, вдоль которой установлены фокусирующие и поворотные магниты. Поворотные магниты искривляют траекторию электронного пучка и заставляют частицы испускать синхротронное излучение. На накопительном кольце установлены также друге магнитные устройства, называемые вигглерами и ондуляторами, существенно повышающими интенсивность излучения). Синхротронное излучение, рождающееся на криволинейных участках траектории, выводится затем из камеры по тангенциально расположенным каналам. Электрон излучает, в основном, вперед, в конус с Q ~ mc²/(E_e)² стерад. При E_e = 5 ГэВ, Q ~ 0,006 град. Мощность излучения достигает десятков Вт/см².

Дата добавления: 2013-12-13