Исследование возможности генерации высокоэнергетичного рентгеновского излучения при пучково-плазменном нагреве

• Автор: Биман Танвир Ахмед
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Современное состояние исследований в области нагрева электронов в плазме и генерации рентгеновского излучения

1.1 Сравнительный анализ равновесных и неравновесных плазменных разрядов

1.2 Получение горячих электронов в плазме

1.2.1 Разряд на электронном циклотронном резонансе

1.2.2 Пучково-плазменный разряд

1.2.3 Сравнение эффективности использования генерации высокоэнергичных электронов в пучково-плазменном разряде и в импульсной рентгеновской трубке

1.3 Физические основы генерации рентгеновского излучения

1.4 Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
1.5 Источники рентгеновского излучения
1.5.1 Радиоактивные источники
Ф 1.5.2 Рентгеновские трубки
1.6 Выводы из обзора литературы по генерации рентгеновского излучения и получению горячих электронов в плазме
Глава 2. Теоретическое описание пучково-плазменного разряда и его сравнение
с ЭЦР разрядом
2.1 Физика ППР
2.1.1 Представление:
2.1.2 Пучковая неустойчивость
2.1.3. Токовая неустойчивость в плазме
* 2.1.4. Влияние теплового разброса на устойчивость плазмы
2.1.5. Кинетические эффекты
2.1.6. Границы гидродинамического и кинетического описаний
2.2. Пучковый нагрев электронов в пробкотроне
2.3 Сравнение ППР разряда с ЭЦР разрядом
Глава 3 Описание экспериментальной установки и средства диагностики плазмы
3.1. Необходимые условия работы установки с ППР разрядом
3.2. Описание установки
3.2.1 Вакуумная система установки
3.2.2 Магнитная система установки
3.2.3 Электрическая схема питания и управления магнитных катушек
3.2.4 Электронный пучок
3.2.5 Приемник электронов
3.2.6 Рабочая диагностика на установке "Оратория - 10"
3.2.7 Подготовка установки к проведению экспериментов
ф 3.3 Методы измерений
3.3.1 Обзор диагностики плазмы

3.3.2. Оценка параметров плазмы при ПГТР разряде на установке
^ «Оратория-10»
3.3.3 Методы регистрации рентгеновского излучения
Глава 4. Экспериментальное исследование нагрева электронов в плазме пучково-плазменного разряда
4.1. Введение в экспериментальные исследования
4.2. Исследование нагрева электронов в плазме ППР с помощью
термолюминесцентного метода в стационарном режиме
4.3. Исследование нагрева электронов в плазме ППР с помощью
сцинтилляционного метода
4.3.1. Калибровка сцинтиляционного детектора с помощью эталонных излучателей:
4.3.2. Снятие спектров рентгеновского излучения при ППР с
использованием газа Аг
4.3.3. Снятие спектров рентгеновского излучения при газе Н2
4.4.Обсуждение результатов
Глава 5. Практическое применение результатов исследования
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение
Список литературы:
Введение
В последние годы возобновился интерес к созданию генераторов излучения в рентгеновском диапазоне без использования систем питания достаточно высокого напряжения [1-3]. Несмотря на то, что в настоящее время существует технология создания промышленных рентгеновских аппаратов в широком диапазоне мощностей (1-100 кВт), тем не менее, проблемы, возникающие при работе с высоким питающим напряжением, заставляют обратиться к альтернативным источникам рентгеновского излучения. Высоким напряжением принято считать то, которое могло бы вызвать сложности при работе, например, с рентгеновской аппаратурой. Особенные сложности вызывает работа медицинских рентгеновских аппаратов в условиях высокой влажности в регионах Юго-Восточной Азии. Характерные напряжения, порядка нескольких десятков киловольт, вызывают большие трудности, поэтому в последние годы проводится интенсивное изучение возможностей создания рентгеновского источника с напряжением питания ниже 10 киловольт [1]. Одним из таких источников, казалось бы, мог стать источник на основе делящихся радиоактивных материалов [5]. Однако трудности, возникающие при работе, хранении и последующем захоронении радиоактивных материалов, сводят на нет кажущееся достоинство- отсутствие необходимости в питающем напряжении. Другой широко распространенный метод, находящийся в стадии интенсивной разработки, - нагрев электронов в разряде на основе явления электронного циклотронного резонанса и взаимодействия высоко энергичных электронов с мишенью[1,3]. Относительная простота и компактность разработок последнего типа позволяют ставить вопрос о применении этих установок для радиотерапии [1]. Особенно привлекательными эти устройства оказываются при применении постоянных магнитов, в результате чего они становятся более компактным, и в настоящий момент ставится вопрос о внедрении этих установок в медицину. Однако, интенсивность излучения и
увеличения энергии фотоэлектронов преимущественное направление их распространения приближается к направлению распространения первичного фотона.
Рис. 1.10. Пространственное распределение фотоэлектронов при различной энергии:
V - скорость электронов; с - скорость распространения электромагнитных волн
Когерентное рассеяние рентгеновского излучения происходит на свободных или слабо связанных электронах и обусловлено тем, что под действием электрического поля электромагнитной волны электроны получают переменное ускорение, в результате которого они сами излучают электромагнитные волны с частотой, совпадающей с частотой первичного излучения. Таким образом, при классическом рассеянии изменяется направление распространения излучения при сохранении частоты колебаний или длины волны, т.е. происходит когерентное рассеяние.
В соответствии с теорией когерентного рассеяния Дж. Дж. Томсона интенсивность /,, излучения, рассеянного под углом ф к направлению первичного пучка излучения равна:
Где 10- интенсивность первичного пучка излучения; ей т - соответственно заряд и масса электрона; 7? - радиус-вектор от точки рассеяния до рассматриваемой точки; ф - угол между направлением первичного фотона и вылетающего электрона.
Второй вид рассеяния рентгеновского излучения - некогерентное или комптоновское рассеяние - происходит при взаимодействии фотонов
(1.31)