Accelerating structure with combined radio-frequency focusing for acceleration of heavy ions A/q ≤ 20 to energy 1 MeV/u

A general arrangement of initial part for multicharged ion linac (MILAC) with two-segment accelerating structure has been developed. The first segment, an interdigital H-type (IH) accelerating structure with radio-frequency quadrupole (RFQ) focusing provides ion acceleration from 6 up to 100 keV/u with high capture efficiency of injected ions. The second segment consisting of IH accelerating structure based on a combination of alternating phase and quadrupole radio-frequency focusing (CRFF) delivers radial-phase stability to ion acceleration from 100 up to 975 keV/u.Розроблено загальну схему початкової частини лінійного прискорювача багатозарядних іонів (ЛПБЗІ), прискорююча структура якого складається з двох ділянок. На першій ділянці прискорення іонів від (6 до 100 кеВ/нукл.) високе захоплення в процес прискорення інжектованих іонів забезпечить зустрічно-штирьова (IH) прискорююча структура з просторово однорідним квадрупольним фокусуванням (ПОКФ), на другій ділянці (від 100 до 975 кеВ/нукл.) радіально-фазова стійкість іонів досягається за допомогою IHприскорюючої структури на основі комбінації змінно-фазового та квадрупольного високочастотного фокусувань (КВЧФ).Разработана общая схема начальной части линейного ускорителя многозарядных ионов (ЛУМЗИ), ускоряющая структура которой состоит из двух участков. На первом участке ускорения ионов (от 6 до 100 кэВ/нукл.) высокий захват в процесс ускорения инжектированных ионов обеспечит встречно-штыревая (IH) ускоряющая структура с пространственно однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ), на втором участке (от 100 до 975 кэВ/нукл.) радиально-фазовая устойчивость ионов достигается c помощью IHускоряющей структуры на основе комбинации переменно-фазовой и квадрупольной высокочастотной фокусировок (КВЧФ)

Experimental complex for investigation of construction materials on the helium ions linear accelerator

The paper describes the experimental complex for the helium ions linear accelerator consisting of an irradiation chamber, sensors, analog signal converters (ADC) and a computer with a program for processing experimental data and then outputting it to a display. The complex is intended for carrying out experimental works on the study of the physical properties of structural materials used in nuclear power plants and nuclear fusion reactors. The complex was tested under the irradiation of titanium dioxide (TiO₂) with helium ions energies of 0.12 and 4 MeV. The experimental data of the TiO₂ electrophysical characteristics are presented, which confirm the expediency of using the complex to study the properties of materials used in high-power radiation fields.Наведено опис експериментального комплексу лінійного прискорювача іонів гелію, що складається з камери опромінення, датчиків, конвертерів сигналів (АЦП) і ЕОМ з програмою обробки експериментальних даних з подальшим відображенням їх на дисплеї. Комплекс призначений для проведення експериментальних робіт з вивчення фізичних властивостей конструкційних матеріалів, що застосовуються на АЕС і ТЯР. Проведено тестування комплексу при опроміненні двоокису титану (TiO₂) іонами гелію з енергіями 0,12 і 4 МеВ. Наведено експериментальні дані електрофізичних характеристик TiO₂, що підтверджують доцільність використання комплексу для вивчення властивостей матеріалів, що застосовуються в умовах потужних радіаційних полів.Приведено описание экспериментального комплекса линейного ускорителя ионов гелия, который состоит из камеры облучения, датчиков, конвертеров сигналов (АЦП) и ЭВМ с программой обработки экспериментальных данных с последующим отображением их на дисплее. Комплекс предназначен для проведения экспериментальных работ по изучению физических свойств конструкционных материалов, применяемых на АЭС и ТЯР. Проведено тестирование комплекса при облучении двуокиси титана (TiO₂) ионами гелия с энергиями 0,12 и 4 МэВ. Приведены экспериментальные данные электрофизических характеристик TiO₂, подтверждающие целесообразность использования комплекса для изучения свойств материалов, применяемых в условиях мощных радиационных полей

Proton linear accelerator for boron-neutron capture therapy

At the present time radiotherapy, surgery and chemotherapy are the main methods of treatment of malignant tumors. They may be used individually or in combination with other methods

Development of alternatives for accelerating structure in the range of intermediate proton energy

A scope of the linear accelerating structures for acceleration proton high rower beams in energy range 5… 100 MeV is presented. Main task lies in a possibility to use superconductive equipment. The results are given for +original desgn of accelerating structures of alternating segments being excited on E11-wave on π/2-mode. A possibility is discussed about the use of focusing blocks with the RF–quadrupoles which uniformly fit into the chain of accelerating cells.Приводиться огляд розробок конструкцій структур лінійних прискорювачів протонів з високою потужністю пучка в діапазоні енергій 5...100 МеВ. Основна вимога полягає в можливості використання надпровідної техніки. Описані результати оригінальних розробок прискорюючої структури типу зустрічних сегментів, що збуджується на Е11-хвилі, а також можливість застосування фокусуючих блоків з ВЧ-квадруполями, які однорідно вписуюються в цепочку прискорюючих комірок.Приводится обзор разработок конструкций структур линейных ускорителей протонов с большой мощностью пучка в диапазоне энергий 5...100 МэВ. Главная задача заключается в возможности использования сверхпроводящей техники. Описаны результаты оригинальных разработок ускоряющей структуры типа встречных сегментов, возбуждаемой на Е11-волне, и возможность применения фокусирующих блоков с ВЧ – квадруполями, которые однородно вписываются в цепочку ускоряющих ячеек

The use of electron linacs for detection of C-, N-, O- containing substances

The detection of concealed explosives (CE) has presently become the burning problem for the mankind. In particular, the problem is related to both clearing the open country of plastic mines and the detection of any CE, drugs, etc. The creation of compact 60...100 MeV electron accelerators makes it possible to produce sharply directed bremsstrahlung beams. For identification of ¹⁴N nuclei as main CE constituents, the following reactions are used with production of ¹²B and ¹²N. Electrons were accelerated up to energies between 22 and 40 MeV at a pulse length of 3.8 µs, a pulse-repetition frequency from 6.25 to 50 Hz, and a pulse current of ~20 mA. The bremsstrahlung gamma-rays were detected by a NaJ(TL) detector. Carbamide [(NH₂)₂CO] was used as a nitrogen target. For identification of ¹²N and ¹²B decay curves were measured. The signal/noise was 5. Results suggest the conclusion that the present method of detecting CE and C-,N-,O- containing substances has encouraging prospects.Проблема виявлення прихованих вибухових речовин (ВР) придбала в даний час для людства надзвичайну актуальність. Це пов'язано з розмінуванням на відкритій місцевості безкорпусних мін і виявленням ВР будь-якого типу в тому числі й інших речовин, що містять C-,N-,O-. Створення компактних прискорювачів електронів з енергією 60...100 МеВ дозволяє одержати вузькоспрямовані пучки гальмівних γ-квантів. Для ідентифікації ядер ¹⁴N - основного компонента ВР використовуються реакції з утворенням ¹²В і ¹²N. Електрони прискорювалися до енергій 22...40 МеВ, при тривалості імпульсу 3,8 мкс, частоті проходження від 6,25 до 50 Гц і току в імпульсі ~20 мА. Гальмівне γ-випромінювання реєструвалося детектором Na(Tl). Як азотна мішень використовувався карбамід [(NH₂)₂CO]. Для ідентифікації ¹²В і ¹²N були обмірювані криві розпаду. Співвідношення сигнал/шум складало 5. Результати дозволяють зробити висновок, що даний засіб виявлення ВР і інших речовин, що містять C-,N-,O-, має підбадьорюючі перспективи.Проблема обнаружения скрытых взрывчатых веществ (ВВ) приобрела в настоящее время для человечества чрезвычайную актуальность. Это связано с разминированием на открытой местности бескорпусных мин и обнаружением ВВ любого типа, в том числе и других C-, N-, O- -содержащих веществ. Создание компактных ускорителей электронов с энергией 60...100 МэВ позволяет получить узконаправленные пучки тормозных γ-квантов. Для идентификации ядер ¹⁴N – основного компонента ВВ, используются реакции с образованием ¹²В и ¹²N. Электроны ускорялись до энергий 22...40 МэВ, при длительности импульса 3,8 мкс, частоте следования от 6,25 до 50 Гц и токе в импульсе ~20 мА. Тормозное γ–излучение регистрировалось детектором NaI(Tl).В качестве азотной мишени использовался карбамид [(NH₂)₂CO]. Для идентификации ¹²В и ¹²N были измерены кривые распада. Соотношение сигнал/шум составляло 5. Результаты позволяют сделать вывод, что данный способ обнаружения ВВ и других C-,N-,O- -содержащих веществ имеет обнадеживающие перспективы

X-ray diffraction analysis and spectral studies of new derivatives of pyrazol-5-one

The molecular and crystal structures of 4-acetamido-2,3-dimethyl-1-phenylpyrazol-5-one (1) and 4-maleylamido-2,3-dimethyl-1-phenylpyrazol-5-one (2) were studied. The molecular conformations are stabilized via systems of intermolecular hydrogen bonds between the amide groups and the carbonyl oxygen atoms of the pyrazolone rings. The conformation of compound 2 is additionally stabilized via an intramolecular interaction between the carboxyl group and the amide oxygen atom. According to the IR spectral data, protonation of the compounds understudy in an acetonitrile solution occurs at the carbonyl oxygen atom of the pyrazolone ring, which is also confirmed by the UV spectral data

Production of nano-pore track membranes based on PET films irradiated by Ar ions

Changes in diameters and depths of pores were studied in the process of etching polyethyleneterephthalate films irradiated with Ar ions having the energy of 1 MeV/n. Information about the pore diameters and lengths was obtained with electron microscopy methods. 0.5 N and 2 N solutions of NaOH were used as etchants. Etching was performed at 55 and 70°C. Two methods of sensitization were used: the first one by UV illumination and treating in dimethylformamide, the second method just by in UV illumination. It was found that diameters and depths of pores are larger in films treated according to the first sensitization method. Etching duration (breakthrough time) which leads to through-going pores of the minimal radius was established. After sensitization according to the first method the track etch rate grows quicker than the transverse etch rate. This gives a possibility to obtain through pores with diameters ranging from 50 nm to several micrometers

Тhermodesorbtion from construction materials irradiated by ions of helium on a linear accelerator

On a linear accelerator samples of alloys of zirconium, molybdenum and stainless steels were irradiated by beams of helium ions with an energy of 0.12…4 MeV. The results of thermal desorption of helium from irradiated samples are reported in the temperature range 20…1500°С. The results of the solution of the nonstationary equation of diffusion are presented with allowance for helium deposition profiles and damageability over the thickness of the sample. The determining factor in the formation of the second peak of thermal desorption is the shift in the maximum of the damage profile relative to the maximum profile of helium deposition in irradiated samples.На лінійному прискорювачі були опромінені зразки сплавів цирконію, молібдену і нержавіючих сталей пучками іонів гелію з енергією 0,12…4 МеВ. Наведено результати термодесорбції гелію з опромінених зразків у діапазоні температур 20…1500°С. Представлені результати рішення нестаціонарного рівняння дифузії з урахуванням профілів залягання гелію і пошкоджуваності по товщині зразка. Визначальним фактором виникнення другого піку термодесорбції є зрушення максимуму профілю пошкоджуваності щодо максимуму профілю залягання гелію в опромінених зразкахНа линейном ускорителе были облучены образцы сплавов циркония, молибдена и нержавеющих сталей пучками ионов гелия с энергией 0,12…4 МэВ. Приведены результаты термодесорбции гелия из облученных образцов в диапазоне температур 20…1500°С. Представлены результаты решения нестационарного уравнения диффузии с учетом профилей залегания гелия и повреждаемости по толщине образца. Определяющим фактором образования второго пика термодесорбции является сдвиг максимума профиля повреждаемости относительно максимума профиля залегания гелия в облученных образцах

Calculation of the operator of transparent boundary conditions on a three-dimensional plane boundary for a homogeneous in the normal direction medium

Abstract: The transparent boundary conditions (TBC) on the artificial boundaries of the computational domain for 3D problems on the propagation of waves in an elastic medium are developed in the case when the properties of the medium vary along the boundary of the computational domain, but are constant in the direction perpendicular to it. The auxiliary elliptic problems in the normal to the boundary direction are solved by the collocation method. Numerical examples are given that indicate that the developed boundary conditions are stable and sufficiently accurate.Note: Research direction:Mathematical modelling in actual problems of science and technic