Диагностика мощного стационарного протонного пучка, генерация резонансных гамма квантов.
А.В. Бурдаков
Для диагностики мощного (МэВ, 10 мА) протонного пучка в высокоэнергетичном тракте предусматривается три вакуумных объема. Один из них, расположенный непосредственно за откачным танком тандема, предназначен для простых «стартовых» диагностик. Для начала работы достаточно шунта для измерения тока пучка, измерителя мощности пучка по нагреву воды, охлаждающей коллектор и термопар для регистрации нагрева приемного коллектора пучка. Для «стартового варианта» в качестве коллектора предлагается медная мишень, охлаждаемая водой.
Другой вакуумный объем располагается за линзами, в нем возможно расположение медной или углеродной мишени, щели для магнитного анализатора. Наконец, за поворотным магнитом располагается третий объем, в котором возможно расположение локальных датчиков пучка.
Для генерации гамма-квантов рассматриваются углеродные мишени. Основная проблема, которую необходимо решить для приема мощного протонного пучка на графит, заключается в сильной эрозии поверхности мишени. Рассматриваются основные механизмы эрозии: физическое распыление, химическое распыление (образование углеводородов СH4, C2H2, …), хрупкое разрушение (пыль), модификация структуры поверхности (трещины, поры, развитие поверхностного рельефа). Для предотвращения эрозии поверхности и образования относительно больших потоков углерода в объем ускорителя необходимо поддерживать определенную температуру поверхности (1100 - 2100 К).
Рассматриваются особенности генерации гамма-квантов из углеродных мишеней различного изотопного состава. Для регистрации гамма-квантов предусматривается создание гамма-спектрометра на основе кристалла германата висмута (BGO).