А. С. Алимов1,a, Б. С. Ишханов1, В. И. Шведунов1, В. Д. Зворыкин2, А. О. Левченко2, Н. Н. Устиновский2, Н. Н. Могиленец3 ... 1 НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцина (НИИЯФ МГУ). Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2. ... 2 Физический институт имени П. И. Лебедева РАИ, отделение квантовой радиофизики. ... Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, д. 53. 3Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ, кафедра радиационной физики, биофизики и экологии. 115409, Россия, Москва, Каширское ш., д. 31. E-mail: a alimov@depni.sinp.msu.ru ... Статья поступила 21.10.2009, подписана в печать 31.10.2009 ... Разработан источник тормозного излучения (hv ≤ 600 кэВ) на базе линейного ускорителя электронов непрерывного действия, обеспечивающий мощность поглощенной дозы тормозного излучения в испытываемых образцах ~30 Гр/с на площади ~2.5 см2. Проведены исследования радиационной стойкости кварцевых стекол и кристаллов, перспективных для изготовления окон эксимерных лазеров с электронно-пучковой накачкой. ... Ключевые слова: линейный ускоритель, тормозное излучение, эксимерный лазер. ... УДК: 621.384.6, 621.373.826. PACS: 29.20.Ej, 42.55.Lt. ... Введение ... Основными материалами, используемыми для изготовления окон мощных эксимерных лазеров с электронно-пучковым возбуждением, являются кварцевые стекла и кристаллы, прозрачные в УФ области спектра. Радиационная стойкость материалов этих окон в значительной степени определяет работоспособность и соответственно перспективы использования этих лазеров, например в качестве драйверов в лазерном термоядерном синтезе (ЛТС) [1-4]. Ионизирующими излучениями, воздействующими на окна электронно-пучковых эксимерных лазеров, являются рассеянные из пучка накачки электроны с энергиями 300-600 кэВ, и сопутствующее тормозное излучение, которые при поглощении в выходном окне лазера приводят к образованию центров окраски, меняющих оптические свойства окон и существенно снижающих эффективность лазера. В настоящей работе описан высокоинтенсивный источник тормозного излучения (hi/ 600 кэВ) для исследования радиационной стойкости оптических материалов, обеспечивающий поглощенную в образцах дозу более 1 МГр за время облучения ~10 ч. ... 1. Описание экспериментальной установки ... Источник тормозного излучения разработан на основе двухсекционного линейного ускорителя электронов непрерывного действия с максимальной энергией пучка 1.2 МэВ, максимальной мощностью пучка 60 кВт [5]. Блок-схема ускорителя приведена на рис. 1. В состав ускорителя входят электронная пушка 1, установленная без пространства дрейфа на входном фланце первой ускоряющей секции 4, вторая ускоряющая секция 5, два клистрона с максимальной выходной мощностью 50 кВт 2, 3, подводящие волноводы 6, 7 с вакуумными портами, через которые производится высоковакуумная откачка магниторазрядными насосами НОРД-100 8, 9. В пространстве дрейфа между секциями 10 расположе- ... Рис. 1. Блок-схема двухсекционного линейного ускорителя электронов ... ны соленоидальная фокусирующая линза, коллиматор и два корректора, сканирующие пучок в плоскости ху. Система вывода пучка включает магнит вертикальной (поперечной) развертки 11, магнит горизонтальной (продольной) развертки 12, камеру вывода пучка в атмосферу 13. Функционирование ускорителя обеспечивается системами: высокочастотного питания, высоковольтного питания, вакуумной, охлаждения, контроля и управления. После первой ускоряющей секции пучок имеет энергию 600 кэВ, после второй - на выходе ускорителя - энергию 1.2 МэВ. Средний ток пучка за счет изменения потенциалов фокусирующих электродов электронной пушки варьируется в пределах от 0 до 50 мА (максимальная мощность пучка 60 кВт). ... Для генерации тормозного излучения (hv 600 кэВ) использовался электронный пучок на выходе первой ускоряющей секции с энергией 600 кэВ без дополнительной пространственной развертки, что обеспечивало большую плотность электронного тока при меньшей площади облучаемой поверхности по сравнению с режимом сканирования пучка. Это позволило существенно увеличить интенсивность рентгеновского излучения из тормозной мишени и накапливать за достаточно короткое время облучения ~10 ч высокую поглощенную дозу рентгеновского излучения в оптических образцах ~ 1 МГр, сравнимую с той, которую могут получить окна KrF лазерных драйверов энергетической установки на основе ЛТС за два года непрерывной работы с частотой повторения импульсов ~5 Гц. ... В предложенной конструкции источника рентгеновского тормозного излучения использовалась тормозная мишень из вольфрама толщиной 0.3 мм, превышающей пробег электронов. Мишень размещалась в вакууме на выходе первой ускоряющей секции 10 (см. рис. 1). Схема такого рентгеновского конвертера показана на рис. 2. Поскольку большая часть поглощенной мощности электронного пучка в тормозной мишени идет на ее нагрев и может сопровождаться ухудшением вакуума и снижением эмиссии катода электронной пушки, с внутренней (вакуумной) стороны тормозной мишени предусмотрены дополнительная откачка с использованием компактного магниторазрядного насоса производительностью 5 л/мин и принудительное охлаждение тормозной мишени.
更多
分享
引用
