Multispectral optoelectronic device for controlling an autonomous mobile platform

The paper substantiates the use of multispectral optoelectronic sensors intended to solve the problem of improving the positioning accuracy of autonomous mobile platforms. A mathematical model of the developed device operation has been suggested in the paper. Its distinctive feature is the cooperative processing of signals obtained from sensors operating in ultraviolet, visible, and infrared ranges and lidar. It reduces the computational complexity of detecting dynamic and stationary objects within the field of view of the device by processing data on the diffuse reflectivity of materials. The paper presents the functional organization of a multispectral optoelectronic device that makes it possible to detect and classify working scene objects with less time spending as compared to analogs. In the course of experimental research, the validity of the mathematical model was evaluated and there were obtained empirical data by means of the proposed hardware and software test stand. The accuracy evaluation of the detected object, at a distance of up to 100m inclusive, is within 0.95. At a distance of more than 100 m, it decreases. This is due to the operating range of a lidar. Error in determining spatial coordinates is of exponential character and it also increases sharply at a distance close to 100 m

Dinamics of amorphous dielectrics lyuminescence induced by pulse electron beam

A method has been developed and experimental investigation conducted on time dependence of intensity of the cathodoluminescence (CL) induced in technical dielectric materials by high-energy pulse electron beam. At a LU-10 accelerator, the optical path and measuring channel were designed for remote recording CL signal. As optical sensor, a SFH203P photodiode was used with an amplifier on the basis of a HS special-purpose op amps. Preliminary study of conditions of CL registration was performed at a bench. For a number of materials, coincidence of signals of the beam current and CL, as well as dependence of CL amplitude from thickness of the CL radiator have been established. Possibility is shown to use CL signal induced by scanned electron beam for on-line monitoring the beam current density and absorbed dose distributions on the surface of a processed object.Розроблено методику і проведено експериментальне дослідження залежності від часу інтенсивності катодолюмінесценції (КЛ), що збуджується високоенергетичним імпульсним пучком електронів у технічних діелектричних матеріалах. Для дистанційної реєстрації сигналу КЛ на прискорювачі ЛУ-10 розроблені оптичний і вимірювальний тракти. Як фотоприймач використаний фотодіод типа SFH203P зі спеціально розробленим підсилювачем. Попереднє дослідження умов реєстрації КЛ проведено на стенді. Для ряду технічних матеріалів встановлено збіг сигналів пучка і КЛ, а також отримано залежність амплітуди сигналу КЛ від товщини радіатора. Показано можливість використання сигналу КЛ, індукованого скануючим пучком електронів, для on-line моніторингу розподілу щільності струму пучка та поглинутої дози на поверхні об’єкту, що оброблюється.Разработана методика и проведено экспериментальное исследование зависимости от времени интенсивности катодолюминесценции (КЛ), возбуждаемой высокоэнергетичным импульсным пучком электронов в технических диэлектрических материалах. Для дистанционной регистрации сигнала КЛ на ускорителе ЛУ-10 разработаны оптический и измерительный тракты. В качестве фотоприемника КЛ использован фотодиод типа SFH203P со специально разработанным усилителем. Предварительные исследования условий регистрации КЛ проведены на стенде. Для ряда материалов установлено совпадение сигналов пучка и КЛ, а также получена зависимость амплитуды сигнала КЛ от толщины радиатора. Показана возможность использования сигнала КЛ, возбуждаемого сканируемым пучком электронов, для on-line мониторинга распределения плотности тока пучка и поглощенной дозы на поверхности обрабатываемого объекта

Venus Express as precursor of the Venus Decade

Stars and planetary system

Application of cathodoluminescence for on-line monitoring of regime of an industrial electron accelerator

Continuous monitoring of critical parameters of an industrial electron accelerator provides quality of product processing. For that purpose, the methods of contact-free diagnostics of processing regime are developed. One of them is based on application of a wide-aperture stack-monitor for on-line measurement of beam current, electron energy, and also the mean absorbed dose over the plain of beam scanning in an irradiated object [1]. In the work, the conditions of application of cathodoluminescence (CL), accompanied action of accelerated electrons on amorphous dielectrics, for adjustment of the stack-monitor, and also for measuring in on-line mode the dose in a point of control as well as of distribution of the electron flux density on the surface of the object, is studied. It is shown, that titanium dioxide, keeping the radiation-optical yield at an accumulated dose of up to 4 MGy, can be considered as a promising material for manufacturing of CL detector.Безперервний моніторинг критичних параметрів промислового прискорювача електронів забезпечує якість обробки продукції. З цією метою розробляють методи безконтактної діагностики режиму обробки. Одним з таких методів є on-line моніторинг струму пучка, енергії електронів і середнього значення поглинутої дози в оброблюваному об’єкті в площині сканування пучка, що базується на використанні широкоапертурного стек-монітора. Досліджені умови застосування катодолюмінесценції (КЛ), яка супроводжує дію прискореними електронами на аморфні діелектрики, для юстирування стек-монітора, а також вимірювання в on-line режимі величини поглинутої дози в контрольній точці та розподілу щільності потоку електронів на поверхні оброблюваного об'єкту. Показано, що як перспективний матеріал для виготовлення КЛ-детектора може бути використаний діоксид титану, який зберігає величину радіаційно-оптичного виходу при інтегральній поглинутій дозі до 4 МГр.Непрерывный мониторинг критических параметров промышленного ускорителя электронов определяет качество обработки продукции. С этой целью разрабатывают методы бесконтактной диагностики режима обработки. Одним из таких методов является on-line мониторинг тока пучка, энергии электронов и среднего значения поглощенной дозы в плоскости сканирования пучка, основанный на использовании широкоаппертурного стек-монитора. Исследованы условия применения катодолюминесценции (КЛ), сопровождающей воздействие ускоренными электронами на аморфные диэлектрики, для юстировки стек-монитора, а также измерения в on-line режиме величины поглощенной дозы в контрольной точке обрабатываемого объекта и распределения плотности потока электронов на его поверхности. Показано, что в качестве перспективного материала для изготовления КЛ-дозиметра может быть использован диоксид титана, который сохраняет величину радиационно-оптического выхода при интегральной поглощенной дозе до 4 МГр

Calibration of a system for on-line monitoring of electron energy and absorbed dose at an industrial accelerator LU-10

Particle beam energy and absorbed dose are critical parameters of product processing at industrial electron accelerators. For on-line monitoring of those parameters, a method based on measuring of distribution of the charge induced by irradiation in a wide-aperture stack-monitor, positioned behind an irradiated object, has been developed. A brief review of a control system for monitoring of the processing parameters created with the use of the EPICS package as well as the data of its operating experience at an LU-10 Linac of NSC KIPT are presented in the article. The procedure and results of calibration of the measuring channels within the electron energy range 8…10 MeV are described.Енергія частинок пучка і поглинута доза є критичними параметрами при обробці продукції на промислових прискорювачах електронів. Для on-line моніторингу цих параметрів розроблено метод, що є оснований на вимірюванні розподілу наведеного опромінюванням заряду у широкоапертурному стек-моніторі, який розміщено за оброблюваним об’єктом. Надано стислий огляд системи моніторингу та контролю параметрів обробки, що створена з використанням пакету EPICS, а також дані щодо досвіду її експлуатації на прискорювачі ЛУ-10 ННЦ ХФТІ. Описані процедура та результати калібрування вимірювальних каналів у діапазоні значень енергії електронів 8…10 МеВ.Энергия частиц пучка и поглощенная доза являются критическими параметрами при обработке продукции на промышленных ускорителях электронов. Для on-line мониторинга этих параметров разработан метод, основанный на измерении распределения наведенного облучением заряда в широкоапертурном стекмониторе, который находится за обрабатываемым объектом. Представлены краткий обзор системы мониторинга и контроля параметров обработки, созданной с использованием пакета EPICS, а также данные об опыте ее эксплуатации на ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ. Описаны процедура и результаты калибровки измерительных каналов в диапазоне значений энергии электронов 8…10 МэВ

On-line luminescent dosimetry of product processing mode at an electron linac

Radiation-technological processes on the basis of electron accelerators, in particular, sterilization of medical devices, are regulated by international standards. The distribution of the electron flux density and absorbed dose are the main parameters of such processes, that require constant monitoring. In this work, we investigated the possibility to determine in real time the absorbed dose profile on the surface of an object processed using the effect of cathodoluminescence, that occurs when the electron flux acts on technical materials (mainly amorphous dielectrics). The results of calibration of the cathodoluminescent radiators of different composition against the absorbed dose measured by a calorimetric method are presented. The study of the novel technique at an LU-10 electron Linac of NSC KIPT made it possible to identify the sources of uncertainty and evaluate their contribution to the dose measurement.Радіаційно-технологічні процеси із застосуванням прискорювачів електронів, зокрема стерилізація виробів медичного призначення, регламентуються міжнародними стандартами. Основними параметрами таких процесів, що вимагають постійного контролю, є розподіл щільності потоку електронів і поглинута доза випромінювання. Досліджена можливість застосування ефекту катодолюмінесценції, яка виникає при дії потоку електронів на технічні матеріали (головним чином, аморфні діелектрики) для визначення в режимі реального часу профілю поглинутої дози на поверхні оброблюваного об'єкта. Наведено результати калібрування катодолюмінесцентних радіаторів різного складу за поглинутою дозою із застосуванням калориметричного методу. Апробація нового методу на прискорювачі електронів ЛП-10 ННЦ ХФТІ дозволила встановити джерела невизначеності та оцінити їх внесок у результат вимірювань.Радиационно-технологические процессы с применением промышленных ускорителей электронов, в частности стерилизация изделий медицинского назначения, регламентируются международными стандартами. Основными параметрами таких процессов, требующими постоянного контроля, являются: распределение плотности потока электронов и поглощенная доза излучения. Исследована возможность применения эффекта катодолюминесценции, возникающей при воздействии потока электронов на технические материалы (главным образом, аморфные диэлектрики) для определения в режиме реального времени профиля поглощенной дозы на поверхности обрабатываемого объекта. Приведены результаты калибровки катодолюминесцентных радиаторов разного состава по поглощенной дозе с применением калориметрического метода. Апробация нового метода на ускорителе электронов ЛУ-10 ННЦ ХФТИ позволила установить источники неопределенности и оценить их вклад в результат измерений

Measurement of electron beam energy characteristics at an industrial accelerator

At an electron accelerator, the particle energy is one of critical parameters in the technological processes, as well as when conducting the radiation tests. The report presents the results of modernization of beam energy-spectrum analyzer on the basis of a 90˚ electromagnet of an industrial Linac LU-10 (10 MeV, 10 kW). A control system on the basis of a multifunction USB device for the analyzer data acquisition and processing has been developed. The results of measuring the energy characteristics of the accelerator beam with the analyzer, as well as using a dosimetric wedge technique are presented. A computer simulation method was used to study the features of the wedge application in case of a beam with wide spectrum. The conditions of on-line electron energy control using a wide-aperture stack monitor are investigated. A comparative analysis of results of the energy determination by the different techniques is carried out.Енергія випромінення є одним з критичних параметрів у радіаційно-технологічних процесах, а також при проведенні випробувань на прискорювачах електронів. У статті викладені результати модернізації аналізатора спектра пучка промислового прискорювача ЛУ-10 (10 МеВ, 10 кВт) на основі 90˚-електромагніта. Для прийому і обробки даних розроблена система контролю з використанням багатофункціонального USB-пристрою. Приведені результати вимірювання енергетичних характеристик пучка прискорювача за допомогою аналізатора, а також дозиметричного клину. Методом комп'ютерного моделювання вивчені особливості застосування клину у тому разі, коли пучок з широким спектром. Досліджені умови on-line контролю енергії електронів з використанням широкоапертурного стек-монітора. Проведено порівняльний аналіз результатів вимірювання енергій, отриманих різними методами.Энергия излучения является одним из критических параметров в радиационно-технологических процессах, а также при проведении радиационных испытаний на ускорителях электронов. В статье изложены результаты модернизации анализатора спектра пучка электронов на основе 90˚-электромагнита промышленного ускорителя ЛУ-10 (10 МэВ, 10 кВт). Для приема и обработки данных разработана система контроля с использованием многофункционального USB-устройства. Приведены результаты измерения энергетических характеристик пучка ускорителя с помощью анализатора, а также дозиметрического клина. Методом компьютерного моделирования изучены особенности применения клина в случае пучка с широким спектром. Исследованы условия on-line мониторинга энергии электронов с использованием широкоаппертурного стек-монитора. Проведен сравнительный анализ результатов измерения энергии, полученных разными методами

Analysis of a double-beam e,X-mode at an idustrial accelerator “EPOS”

The main assignment of industrial plant with an accelerator “EPOS” providing the electron energy up to 30 MeV is radiation dyeing of gemstones. At treatment of them, the part of the electron energy is transformed into bremsstrahlung (X-) radiation. The energy characteristics of the electron beam were measured by a dosimetry wedge technique. On the basis of obtained results, the parameters of the mixed e,X-flux (the energy conversion coefficient and the factor of secondary radiation) along the path of radiation formation were alculated using a transport code GEANT4. The conditions for production of X-ray radiation in the state of electronic equilibrium have been determined. The spectrum of the X-ray photons as well as the dose rate and its distribution behind a target device for gemstone irradiation were calculated. A measured dose profile is satisfactory agreed with the data of the simulation. Implementation of a double-beam mode enables to conduct the extra radiation programs in the field of the bremsstrahlung radiation (modification of semiconductors and polymers, radiation tests, photonuclear activation of samples, etc.).Основним призначенням технологічної установки з прискорювачем «ЕПОС», що забезпечує енергію електронів пучка до 30 МеВ, є радіаційне фарбування ювелірних каменів. У процесі їх обробки частина енергії електронів трансформується в гальмівне випромінювання. За допомогою дозиметричного клину зміряні енергетичні характеристики пучка. На основі одержаних даних методом моделювання з використанням транспортного коду GEANT 4 розраховані параметри змішаного е,Х-випромінювання (енергетичний коефіцієнт конверсії і показник вторинного випромінювання) уздовж тракту його формування. Визначені умови отримання на виході тракту гальмівного випромінювання в стані електронної рівноваги. Розраховано спектр фотонів, а також потужність поглинутої дози гальмівного випромінювання та її розподіл. Результати вимірювання останнього задовільно узгоджуються з даними моделювання. Реалізація двопучкового режиму забезпечує можливість, разом з опромінюванням продукції електронами в основному радіаційному каналі, проводити також додаткові програми в полі гальмівного випромінювання (радіаційні випробування, фотоядерну активацію зразків, модифікацію напівпровідників і полімерів, тощо).Основным назначением технологической установки с ускорителем «ЭПОС», обеспечивающим энергию электронов пучка до 30 МэВ, является радиационное окрашивание ювелирных камней. В процессе их обработки часть энергии электронов трансформируется в тормозное излучение. С помощью дозиметрического клина измерены энергетические характеристики пучка. На основе полученных данных методом моделирования с использованием транспортного кода GEANT 4 рассчитаны параметры смешанного е,Х-излучения (энергетический коэффициент конверсии и фактор вторичного излучения) вдоль тракта его формирования. Определены условия получения тормозного излучения в состоянии электронного равновесия. Рассчитаны спектр фотонов, а также мощность поглощенной дозы тормозного излучения и ее распределение. Результаты измерения последнего удовлетворительно согласуются с данными моделирования. Реализация двухпучкового режима обеспечивает возможность, наряду с облучением продукции электронами в основном радиационном канале, проводить также дополнительные программы в поле тормозного излучения (радиационные испытания, фотоядерную активацию образцов, модификацию полупроводников и полимеров и т. д.)

Formation and monitoring of secondary X-ray radiation under product processing with electron beam

When conducting an industrial radiation processes at an electron accelerator, a part of the beam energy is transformed into bremsstrahlung radiation. In such a way, the mixed e,X-radiation is formed in the area behind an irradiated object. The intensity of the electron and photon components in the radiation is determined by the energy and power of the primary electron beam, as well as by the parameters of the object and devices located behind it. In paper, the characteristics of the e,X-radiation accompanying the product processing by a scanning electron beam with energy 8…12 MeV at a LU-10 Linac of NSC KIPT are studied. The conditions for obtaining a source of secondary X-rays in the state of electronic equilibrium, as well as its monitoring using an extended free-air ionization chamber are explored. Such an extra-source of radiation can be used for carrying out various non-commercial programs like radiation tests, sanitization of archival materials and cultural heritage objects, etc.При проведенні радіаційно-технологічних програм на прискорювачі електронів частина енергії пучка трансформується в гальмівне випромінювання. Як наслідок, в області за об'єктом формується потік мішаного e,X-випромінювання. Інтенсивність його електронного та фотонного компонентів визначається енергією і потужністю первинного пучка електронів, а також параметрами об’єкта та розміщених за ним пристроїв. Досліджені характеристики e,X-випромінювання, що супроводжує обробку продукції скануючим пучком електронів з енергією 8…12 МеВ на промисловому прискорювачі ЛП-10 ННЦ ХФТІ. Вивчені умови отримання джерела вторинного гальмівного випромінювання в стані електронної рівноваги, а також його моніторингу з використанням протяжної вільно-повітряної іонізаційної камери. Таке додаткове джерело випромінювання може бути використано для проведення різних некомерційних програм, наприклад, радіаційних випробувань, санітарної обробки архівних матеріалів, об’єктів культурної спадщини та інше.При проведении радиационно-технологических программ на ускорителе электронов часть энергии пучка трансформируется в тормозное излучение. В результате, в области за объектом формируется поток смешанного e,X-излучения. Интенсивность его электронного и фотонного компонентов определяется энергией и мощностью первичного пучка электронов, а также параметрами объекта и размещенных за ним устройств. Изучены характеристики e,X-излучения, которое сопровождает обработку продукции сканирующим пучком электронов с энергией 8…12 МэВ на промышленном ускорителе ЛУ-10 ННЦ ХФТИ. Исследованы условия получения источника вторичного тормозного излучения в состоянии электронного равновесия, а также его мониторинга с использованием протяженной свободно-воздушной ионизационной камеры. Такой дополнительный источник излучения может быть использован для проведения некоммерческих программ, например, радиационных испытаний, санитарной обработки архивных материалов, объектов культурного наследия и т.п

New study of the isotensor pi-pi interaction

With t-channel rho, f2(1270) exchange and the pi pi -> rho rho -> pi pi box diagram contribution, we reproduce the pi pi isotensor S-wave and D-wave scattering phase shifts and inelasticities up to 2.2 GeV quite well in a K-matrix formalism. The t-channel rho exchange provides repulsive negative phase shifts while the t-channel f2(1270) gives an attractive force to increase the phase shifts for pi pi scattering above 1 GeV, and the coupled-channel box diagram causes the inelasticities. The implication to the isoscalar pi pi S-wave interaction is discussed.Comment: 17 pages, 5 figure