相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究X.pdf

　第 14 卷 　第 6 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 14 ,No. 6 　 　2002 年 11 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Nov. ,2002 　 ( ) 文章编号 2002 相对论电子束在角向磁场中产生 硬 X 射线的实验研究 1 ,2 2 2 樊亚军 , 　石 　磊 , 　邱爱慈 ( 1. 西安交通大学 微波与光通信研究所 ,陕西 西安 710049 ; 2. 西北核技术研究所 ,陕西 西安 710024) 　　摘 　要 : 　在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法 ,进行了硬 X 10 2 射线产生的实验研究。在 47cm 传输距离上 , 电子束与钽靶作用,获得了面积积分剂量率为 2. 1 ×10 Gy ·cm s ( ) ( π ) 2 的硬 X 射线辐射 能谱范围为 20～120keV ,在总的辐照面积上 4 方向 面积积分剂量达 1 843Gy ·cm ,X 射线 2 转换率达到 108Gy ·cm kJ 。 　　关键词 : 　相对论电子束 ; 轫致辐射 ; 硬 X 射线 ; 角向磁场 　　中图分类号 :TL506 ; O434. 12 　　　　文献标识码 :A 　　产生硬 X 射线的技术途径主要有以下三种 :一是利用高功率箍缩电子束直接轰击高原子序数薄靶 ,通过 电子束穿过阳极靶,或形成的虚阴极 ,使电子降低能量 ,获得较软的轫致辐射谱。二是利用串接二极管产生的 低能强流电子束轰击高原子序数薄靶 ,其特点是将二极管分成几级串接 ,从而增大了所产生轫致辐射中的硬 X 射线成分。三是利用强流电子束在角向磁场中传输轰击高原子序数薄靶[1 ] ,这种方法可提高轫致辐射能谱中 的硬 X 射线成分 ,改善辐射场的均匀性。但因引出强流电子束受到多方面因素的限制 ,影响了 X 射线辐射产 额的提高 ,实验比较复杂。根据以上分析 ,考虑到闪光二号加速器[2 ] 的具体参数以及加速器的部件不可能做大 的改动 ,因此采用第三种方法进行了研究。开展这种方法研究的同时对理解硬 X 射线产生机理 ,掌握强箍缩 二极管技术和强流电子束的传输特性等很有帮助。 1 　基本原理 　　用相对论电子束在角向磁场中传输打靶产生硬 X 射线 ,其实验原理见图 1 。相对论电子束由聚焦二极管 产生 ,聚焦电子束发射后经过一个扩散间隙 , 以较大的入射角和较大的半径进入充以中性低压气体和由载流直 导线产生的角向磁场的漂移管时 ,达到电荷、电流中和。由于角向磁场的径向不均匀性 , 电子在洛伦兹力作用 Fig. 1 　Principle schematic of experiment to generate hard Xray 图 1