Изобретение относитс к области ускорительной техники, преимуществен но к технике измерени параметров пу ков зар женных частиц, и может быть использовано дл контрол параметров полей облучени больших размеров на ускорител х, используемых в прикладных цел х. При формировании полей облучени на выходе ускорителей часто необходи мо знать не только дозное распределе ние, но и параметры, непосредственно его определ юпще, такие, как распределение tto полю облучени плотностч тока и средний по спектру энергии. Известен калориметрический преоб{разователь , содержа111;ий обычный калориметр , измер ющий полнзта энергию пучка, и цилиндр Фараде , измер юорй ток ш. Средн энерги частиц находитс как результат нормировки сигнала калориметра на полный ток. Обеспечить требуемое пространственное разрешение при измерении распределени энергии и плотности тока данным устройством можно в принци11е двум пут ми: локализовать измерение с помощью установленного перед датчиком коллиматора электронного потока; выполнить монитор тока и средней энергии с размерами, обеспечивающими требуемую локализацию измерений. Реа лизаци первого варианта св зана с трудност ми сканировани пол облучени громоздким и сложным устройством . Уменьшение размеров калориметра до требуемых приводит к тому, что датчик перестает быть монитором полного поглощени и возникает принци1Шальна трудность нормировани на плотность тока. Кроме того, это устройство имеет недостаточные пространственное разре шение и инерционность. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл измерени энергии пуч ка ускоренных электронов в поле облучени , содержащее два металлических изолированных друг от друга. электрода, установленных последовательно по ходу пучка 23. Первый электрод вьшолн ет функци . поглотител , второй собирает прошед шие поглотитель электроны, вл сь по существу цилиндром Фараде . Ток с первой пластины-поглотител пропорционален току падающего пучка и зависит от энергии частиц. Осущест- ; . зл нормировку на полный ток, получают зависимость коэффициента поглощени от энергии. Использование коллиматора пучка на входе в преобразователь дл обеспечени требуемого пространственного разрешени св зано с большими трудност ми ориентировани коллиматора относительна расход щегос потока частиц в поле облзпени . Кроме того, обеспечение необходимого углового разрешени (характеристика датчика критична к углу влета пучка частиц) приводит к большим потер м интенсивности и искажению энергетического состава пучка за счет частиц, провзаимрдействовавших с кра ми коллиматора . Простое уменьшение поперечных размеров пластин монитора также приводит к большим погреншост м измерени , так как в этом случае градуировочна характеристика зависит от ориентировани датчика в дозном поле. Кроме того, невозможно создать датчик полного поглощени типа цилиндра Фараде с поперечными размерами меньше размеров сечени пучка, что исключает возможность точного нормировани сигнала первой пластины. Недостатком этого устройства вл -. етс низка точность измерени распределени средней по спектру энергии и плотности потока в поле облу-. чени . I Целью изобретени вл етс повышение точности измерени распределени средней по спектру энергии и плотности тока в поле облучени . Поставленна цель достигаетс тем, что в предложенном устройстве дл измерени энергии ускоренных электронов в поле юблучени , содержащем два металлических изолированнык друг от друга электрода, установленных последовательно по ходу пучка, электроды расположены в вакууме на рассто нии друг от друга в плоскости, перпендикул рной направлению распростране ни пучка частиц. Каждый электрод окружен экранной сеткой, имеющей отрицательный по отношению к электродам потенциал. Причем электрод выполнен в виде сфер, дл которых удовлетв ор етс соотношение р, d, ;( где, р, и 1 - рлотность и диаметр первой сферы, а р2 и (2 плотность и диаметр второй сферы соответственно. На фиг. 1 показано предложенное устройство. . Металлические сферические электро ды 1 и 2 подвешены на тонких металлических нит х 3 в цилиндрическом вакуумном объеме, образованном титановой фольгой 4. Электроды окружены экранной сеткой 5. Поток рел тивистских алектроНов пронизывает титановую фольгу 4 и взаимодействует с электродами 1 i;t 2. Часть электронов поглощаетй в теле датчиков, образу избыточней отрицатейьный зар д, который стёкает по проводам 3 в измерительньй блок. Рассто ние В между сферайи выбираетс в таким расчетЪм, чтобы сокра тить до допустимого уровн попадание рассе нных и вторичныз электронов с одной сферы на другу. В то ё врем оно должно бьггь кшнимально, чтобы ис1сг1К чить отвибки, св занные с колебани ми плотности тока за врем пере мещени датчика ни это рассто ние. Токи 3 и jg электродой t и 2 про пррцИоиальны плотности тдка пучкаIp в даннЬй точке пол с коордиватой X и вл ютс функ1911|ми- энергии 1,. K, -, ij K jlotx veutEix .е) После измерени обеих зависимоетей и их совмещени на оси координат энергию определ т как функцию частно го от делени двух токов, исключа гем самой токовую составл ющую. Выбор материала и диаметра сфер определ етс следующими соображени ми: .: . . . , - - Получением наибольшей чувствитель ности в широком диапазоне изменени энергии частиц; Реализацией широкого диапазона работы датчика, соответствующего диа пазону энергий ускорителей рассматриваемого Класса (1-15 МэВ); Получением требуемого пространственного разрешени ; Получением линейной характеристики во всем диапазоне работы. Последнее требование вызвано наличием сравнительно широкого энергетического спектра у большинства уско рителей, работакицих в указанном диапазоне . Можно показать, что абсорбционньй датчик измер ет .среднюю по спектру энергию только в случае лннейности его характеристики. Отклонение от линейности приводит- к по влению ошибки, которую можно трактовать как случайную, поскольку форма спектра не контролируетс . Проведенные исследовани показали, что реализовать датчик можно только на компромиссной основе. Лучшие результаты получены дл первой сферы, выполненной из свинца радиусом ; R 4,1 г/см} покрытой слоем алюмини толщиной 0,27 г/см , и второй,выполненной из олова с радиусом R л -1,65 г/см. . Зависимость коэффициента поглощени электронов дл обеих сфер приведена на фиг. 2. Из нее видно, что в широком диапазоне энергий характеристики линейны, и дл выбранного варианта первой сферы сигнал с нее не зависит от энергии, т.е. 1, К I-jW- Такой эффект объ сн етс тем,что дл сферического поглотител с определенным соотношением диаметра, плотности и зар да дра металла в широком диапазоне энергийможет быть получено равновесие в соотношении отраженных и прошедших электронов с одной стороны и поглощенных электронов с другой. Слой алюмини нанесен на поверхность дл продлени ли-. нейной части характеристики 1 (1) в область низких энергий.,Така конструкци первого, электрода позвол ет производить не. только нормировку, но и измерение распределени плотности тока. В сферическом абсорбхщонНой датчике наблкдаетс значительна потер зар да за счет низкоэнёргетичной компоненты вторичных электро-нов , искажающей градуировочиую характеристику . Дл исключени этого влени датчик помещен в отпа нный ва-; куумный объем. Запирающий потенциал приложен к цилиндрической.сетке. Такое конструктивное решение позвол ет запереть вторичные электроны, выхо- , д 1Щ1е как с поверхности датчика, так и с титановой фольги. Предлагаемое устройство дает воз-можность с высокой точностью измер ть распределение плотности тока и средней энергии в электронных пол х облучени с размерами от нескольких сантиметров и вьш1е в диапазоне 1-15 МэВ.The invention relates to the field of accelerator technology, mainly to the technique of measuring the parameters of a bunch of charged particles, and can be used to control the parameters of irradiation fields of large sizes at accelerators used for applied purposes. When forming irradiation fields at the output of accelerators, it is often necessary to know not only the dose distribution, but also the parameters that determine it directly, such as the distribution of the tto to the field of irradiation of current density and the average energy spectrum. A calorimetric converter is known, containing a conventional calorimeter measuring half the energy of a beam, and a Farad cylinder that measures current. The average particle energy is the result of the normalization of the calorimeter signal to the total current. To ensure the required spatial resolution when measuring the distribution of energy and current density by this device, it is possible in principle in two ways: to localize the measurement using the electron flow installed in front of the collimator sensor; monitor current and average energy with dimensions that provide the required localization of measurements. The implementation of the first variant is associated with the difficulties of scanning the irradiation field by a cumbersome and complex device. Reducing the size of the calorimeter to the required results in the fact that the sensor ceases to be a full absorption monitor and there is a fundamental difficulty in normalizing the current density. In addition, this device has insufficient spatial resolution and inertia. The closest to the invention in its technical essence is a device for measuring the energy of a beam of accelerated electrons in an irradiation field, containing two metal insulated from each other. electrodes arranged in series along the beam 23. The first electrode performs the function. the second absorber collects the electrons passing through the absorber, essentially being a Farade cylinder. The current from the first absorber plate is proportional to the current of the incident beam and depends on the particle energy. Real ;-; . The normalization to the total current is obtained, the dependence of the absorption coefficient on energy. The use of a beam collimator at the entrance to the transducer to provide the required spatial resolution is associated with great difficulties in orienting the collimator relative to the divergent particle flux in the field of the field. In addition, providing the required angular resolution (the sensor characteristic is critical to the angle of entry of a particle beam) leads to large losses of intensity and distortion of the beam energy composition due to particles interacting with the edges of the collimator. A simple decrease in the transverse dimensions of the monitor plates also leads to a large measuring accuracy, since in this case the calibration characteristic depends on the orientation of the sensor in the dose field. In addition, it is impossible to create a full absorption sensor like a Farade cylinder with transverse dimensions smaller than the beam section size, which excludes the possibility of accurately rationing the signal of the first plate. The disadvantage of this device is owner -. The low accuracy of the measurement of the distribution of the average energy spectrum and flux density in a field of radiation is low. cheni. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the distribution of the average energy spectrum and current density in the irradiation field. This goal is achieved by the fact that in the proposed device for measuring the energy of accelerated electrons in the field of the irradiation, which contains two metal insulated from each other electrodes arranged in series along the beam, the electrodes are located in vacuum at a distance from each other in a plane perpendicular to the direction of propagation no particle beam. Each electrode is surrounded by a screen grid having a potential negative to the electrodes. Moreover, the electrode is made in the form of spheres for which the ratio p, d,; is satisfactory (where, p, and 1 are the density and diameter of the first sphere, and p2 and (2 are the density and diameter of the second sphere, respectively. Fig. 1 shows the proposed device. Metal spherical electrodes 1 and 2 are suspended on thin metal threads x 3 in a cylindrical vacuum volume formed by a titanium foil 4. The electrodes are surrounded by a screen grid 5. The flow of relativistic electrons permeates the titanium foil 4 and interacts with the electrodes 1 i; t 2 Some electrons absorbs in the body of the sensors, forming an excess negative charge that flows through the wires into the measuring unit 3. The distance B between the sphere is selected in such a way that the scattered and secondary electrons fall from one sphere to another to an acceptable level. It should be simulated for the time being in order to use the pulses associated with current density fluctuations during the sensor displacement time or this distance. The currents 3 and jg of the electrode t and 2 are about the radiation density of the beam Ip at this point the field with the coordinate X and are the function 1911 | Mi-energy 1 ,. K, -, ij K jlotx veutEix. E) After measuring both dependencies and their alignment on the coordinate axes, the energy is determined as a function of the separation of two currents, excluding the current component itself. The choice of material and diameter of the spheres is determined by the following considerations:.:. . . , - - Obtaining the highest sensitivity in a wide range of particle energy changes; Realization of a wide range of sensor operation corresponding to the range of accelerator energies of the class under consideration (1–15 MeV); Obtaining the required spatial resolution; Obtaining a linear characteristic over the entire range of work. The latter requirement is caused by the presence of a relatively wide energy spectrum in most of the accelerators operating in the indicated range. It can be shown that the absorption sensor measures the energy averaged over the spectrum only in the case of its characteristic. The deviation from linearity leads to the appearance of an error, which can be interpreted as random, since the shape of the spectrum is not controlled. Studies have shown that the sensor can only be implemented on a compromise basis. Best results are obtained for the first sphere made of lead with a radius; R 4.1 g / cm} covered with a layer of aluminum with a thickness of 0.27 g / cm, and the second, made of tin with a radius of R l -1.65 g / cm. . The dependence of the electron absorption coefficient for both spheres is shown in FIG. 2. It shows that in a wide range of energies, the characteristics are linear, and for the chosen variant of the first sphere, the signal from it does not depend on energy, i.e. 1, К I-jW- This effect is explained by the fact that for a spherical absorber with a certain ratio of diameter, density and charge of the metal core in a wide energy range, an equilibrium can be obtained in the ratio of reflected and transmitted electrons on the one hand and absorbed electrons on the other. . A layer of aluminum is deposited on the surface to extend li-. the linear part of characteristic 1 (1) in the low-energy region. Such a design of the first electrode does not allow production. only normalization, but also measurement of current density distribution. In the spherical absorptive sensor, there is a significant charge loss due to the low-energy component of the secondary electrons that distort the calibration characteristic. In order to eliminate this phenomenon, the sensor is placed in an undoled vacuum; cuum volume Locking potential applied to the cylindrical grid. Such a constructive solution allows the secondary electrons to be blocked, exiting, both from the sensor surface and from the titanium foil. The proposed device makes it possible with high accuracy to measure the distribution of current density and average energy in the electron irradiation fields with dimensions of several centimeters and more in the range of 1-15 MeV.
////«г;////.//// "g; ////.
Фиг. 2 В,МзFIG. 2 V, Mo