Наносекундные ускорители электронов и радиационные технологии на их основе

• Автор: Соковнин, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 247 с. : ил.

Глава 1. Наносекундные ускорители электронов для радиационных технологий

1.1 Наносекундные ускорители электронов

1.2 Описание механизма работы полупроводникового прерывателя тока

1.3 Применение полупроводникового прерывателя тока

1.4 Расчет схем питания НУЭ с ППТ

1.5 Описание ускорителей для радиационных технологий (УРТ)

1.6. Вакуумный диод для двухстороннего облучения

1.7. Выходное окно ускорителей

1.8. Выводы по главе

Глава 2. МДМ-катоды для наносекундных ускорителей электронов

2.1. Введение

2.2. Исследования элемента МДМ-катода на ускорителе УРТ-0,2
2.3 Исследования свечения плазмы МДМ-катода
2.4. Выводы по главе
Глава 3. МК-катоды для наносекундных вакуумных диодов.
3.1. Введение
3.2. Описание конструкции МК-катодов
3.3. Постановочные исследования МК-катодов
3.4. Обсуждение результатов экспериментов с МК-катодом
3.5. Расширенные исследования свойств МК катодов
3.6. Анализ характеристик МК-катодов
3.7. Оптические исследования МК-катода
3.8. Исследование влияния площади МК-пластины на свойства вакуумного диода
3.9. Исследования МК-катода с различными генераторами ускоряющих импульсов
3.10. Экранированный МК-катод
3.11. Выводы по главе
Глава 4. Радиационные технологии на основе ускорителей типа УРТ ■:# 4.1. Введение »
Ф 4.2. Исследование возможности применения наносекундного электронного пучка
для очистки воды
4.3. Исследование возможности применения НЭП для стерилизации продуктов
4.4. Исследование возможности применения НЭП для стерилизации медицинских изделий
4.5. Исследование возможности применения НЭП для стерилизации писем
4.6. Исследование радиационной устойчивости внутренней памяти программи-руемых цифровых микросхем
4.7. Выводы по главе
® Глава 5. Радиационно-химическая стерилизация
5.1. Генерация озона наносекундным электронным пучком
5.2 Использование НЭП для радиационно-химической стерилизации
5.3. Применение радиационно-химической стерилизации
5.4. Выводы по главе 5.
ф Глава 6. Измерение параметров, мониторинг и дозиметрия НЭП.
6.1. Общие положения
,ф 6.2. Рентгеновская диагностика НЭП
6.3. Измерение энергии электронов методом фильтров
6.4. Применение твердотельных детекторов для мониторинга НЭП
6.5. Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение. Расчет схем питания НУЭ с ППТ

В течение последнего десятилетия произошел прогресс в создании частотных генераторов высоковольтных импульсов, связанный с открытием эффекта наносекундного обрыва тока высокой плотности в полупроводниковых диодах [67, 68] (далее названный БОБ-эффектом [45]) и развитием этого подхода [43—46]. Созданные на основе этого эффекта полупроводниковые прерыватели тока (ППТ) дали возможность разработать экспериментальные образцы частотных наносекундных ускорителей электронов (НУЭ) (табл. В. 1), и поставить вопрос как о разработке самих ускорителей, пригодных для коммерческих применений, так и о поиске таких приложений, которые позволят использовать достоинства НУЭ.
Отметим, что автор сознает некоторую обобщенность использованного названия -ППТ, которое включает кроме ЗОБ -диодов (именно которые используются в настоящей работе) и другие типы полупроводниковых прерывателей, например дрейфовые диоды с резким восстановлением [82].
В настоящей работе рассматриваются именно коммерческие приложения НУЭ на основе ППТ. Подобное сужение области применений оправдано тем, что, во-первых, вопросы применения НУЭ в научных исследованиях, военном деле и других специальных применениях уже рассмотрены достаточно полно [52], а, во-вторых, НУЭ с ППТ наиболее молоды из большого числа имеющихся типов импульсных ускорителей электронов.
Исходя из того, что как сами характеристики ускорителя позволяют наметить круг приложений, так и конкретное приложение существенно влияет на требуемые параметры и конструкцию ускорителя, целесообразно кратко рассмотреть особенности пучков электронов, формируемых НУЭ и возможные области коммерческих применений НУЭ, а также вытекающие из них требования к ускорителям. Конечным продуктом работы любого ускорителя электронов является пучок. Поэтому особенно важно иметь представление, как обо всех возможных достоинствах, так и недостатках формируемого пучка электронов.
В начале рассмотрим достоинства наносекундных электронных пучков (НЭП).
О 30 ■' 60 90 120 150 *'Н°
Рис. 1.20. Осциллограммы тока пучка (I) и напряжения на вакуумном диоде (и) при расстоянии анод-катод 6=90 мм
Рис.1.21. Распределение поглощенной дозы в А1 для ускорителей УРТ-0,5 и УРТ-1, До и Дх - дозы на поверхности и на глубине х, соответственно