ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ЗАРЯЖЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ

Область техники
Полезная модель относится к вспомогательному оборудованию ускорителей и может быть использована в области исследования взаимодействия заряженных частиц с материалами, а также в области исследования влияния ионно-индуцированных и электронно-индуцированных дефектов структуры на свойства материалов.
Уровень техники
Держатели для облучения образцов заряженными частицами широко известны в качестве дополнительного оборудования, предназначенного для исследования взаимодействия заряженных частиц с материалами и служат для закрепления образцов материалов. Они, как правило, разрабатываются индивидуально под имеющееся в наличии оборудование и конкретную научную задачу. Держатели выполняются в различных конструктивных решениях и имеют однотипные по назначению элементы.
Известно устройство для ионно-лучевой обработки изделий медицинской техники (патент на изобретение RU 2277934), имеющее диск с расположенными по его периферии держателями для обрабатываемых изделий, причем каждый держатель представляет собой стержень, установленный перпендикулярно поверхности диска с возможностью вращения вокруг собственной оси, а в верхней части стержня смонтированы опоры для обрабатываемых изделий.
Известно устройство для облучения образцов (авторское свидетельство SU 280709), в котором держатель образцов представляет собой цилиндр с пазами для образцов. Образцы облучаемых материалов удерживаются в пазах за счет деформации стенок давлением протекающей воды.
Недостатком держателя является сложность конструкции, а также невозможность удержания образцов материала в случае отсутствия достаточного давления воды в системе.
Известно устройство для облучения образцов материалов электронами (патент на изобретение RU 2639767), в котором для удержания облучаемого образца материала имеется держатель образцов, охлаждаемый водой, которая поступает и отводится по трубкам водоохлаждения. Конструкция самого держателя подробно не раскрывается.
Технической проблемой, решаемой полезной моделью является надежная фиксация образцов материалов для их точечного облучения.
Раскрытие сущности полезной модели
Техническим результатом полезной модели является создание конкретной формы локального облучения образцов материалов в процессе их облучения ускоренными заряженными частицами.
Для достижения технического результата предложен держатель для облучения образцов заряженными частицами, состоящий из ложемента с расположенными в нем отверстиями и двухсторонней площадкой для образцов и прижимной пластины с расположенными в ней отверстиями и проточками, выполненных в виде плоскопараллельных пластин цилиндрической формы.
Кроме того, в прижимной пластине выполнены четыре отверстия, размеры и конфигурация которых соответствует заданной форме локального облучения, а также три резьбовых отверстия для соединения ее с ложементом и три отверстия для присоединения к источнику излучения.
Кроме того, в ложементе выполнены три резьбовых отверстия для соединения его с прижимной пластиной и три отверстия для присоединения к источнику излучения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан держатель для облучения образцов материала заряженными частицами в сборе, на фиг. 2 показана прижимная пластина, где:
1 - ложемент;
2 - прижимная пластина;
3 - отверстия;
4 - проточки;
5 - облучаемый материал;
6, 9 - резьбовое отверстие;
7, 10 - отверстие без резьбы;
8 - площадка для образцов.
Осуществление полезной модели
Держатель содержит ложемент 1 и прижимную пластину 2, которые соединяются вместе болтами (на фиг. 1 не показаны) через резьбовые отверстия 6 и 9. Облучаемые образцы материалов 5 располагаются на площадке 8 ложемента 2. Отверстия 3 в прижимной пластине 2 формируют из падающего пучка заряженных частиц необходимую конфигурацию локального облучения. В частности, отверстия 3 выполнены в виде четырех квадратов размером 9×9 мм каждый.
Устройство в сборе присоединяется к выходному фланцу любого линейного ускорителя заряженных частиц с помощью резьбового соединения (на фиг. 1 не показано), таким образом, чтобы пучок заряженных частиц располагался осесимметрично с держателем образцов. Держатель подключается к электрическим контактам любым удобным способом, определяемым конкретной конфигурацией ускорителя. Вакуумная камера откачивается до уровня необходимого для работы конкретной ускоряющей структуры. Эффективной откачке воздуха из полости держателя способствуют специальные проточки 4 выполненные в прижимной пластине 2.
Габаритные размеры изготовленного держателя составляют ∅50×15 мм.
Держатель позволяет облучать заряженными частицами материал толщиной до 30 мм.
В ходе проведения облучения все электрические сигналы измеряются дополнительно присоединенной к частям держателя измерительной аппаратурой (на фиг. 1 и 2 не показана). По измеренным электрическим сигналам возможно определение полного тока пучка ионов или электронов попадающим на держатель образцов.
Ложемент 1 и прижимная пластина 2 выполнены из меди для измерения токовых характеристик потока заряженных частиц и получения максимальной теплопроводности конструкции с целью эффективного теплоотвода от облучаемых образцов 5.
Держатель для облучения образцов заряженными частицами работает следующим образом. Прижимная пластина 2 отсоединяется от ложемента 1. На площадку для образцов 8 ложемента 2 осесимметрично отверстиям 3 прижимной пластины 2 устанавливаются четыре различных образца материала 5. Размеры образцов материала 5 делаются больше размеров отверстий 3 прижимной пластины 2, чтобы при прижатии попадали в пазы отверстий 3 и не выпадали оттуда. С помощью болтов (на фиг. 1 не показаны), через отверстия 6 прижимная пластина 2 и ложемент 1 собираются вместе прижимая образцы материалов 5.
Держатель закрепляется в камере взаимодействия любого линейного ускорителя ионов с помощью шпилек (на фиг. 1 не показаны) продетых через отверстия 7 и 10 таким образом, чтобы пучок заряженных частиц располагался осесимметрично с держателем образцов. Держатель образцов подключается к электрическим контактам измерительной аппаратуры (на фигурах не показана) любым удобным способом, обеспечивающим надежный электрический контакт, и определяется конкретной конфигурацией ускорителя. В камере взаимодействия создается давление необходимое для работы конкретной ускоряющей структуры. Пучок ионов, формируясь в ускоряющий структуре ускорителя попадает через отверстия 4 в ложементе 2 на установленные образы материала 5 и таким образом облучает их.
Извлечение облученных материалов 5 происходит в обратном порядке.
2+
В ходе практического применения держателя в нем были закреплены и в дальнейшем облучены 4 образца вольфрама пучком ионов железа Feс энергией 5,6 МэВ. В процессе облучения сдвига образцов не зафиксировано. Облученные образцы имели поврежденную зону площадью 9×9 мм, что позволило сделать вывод о точности и локальности облучения. Значение полного тока ионов попадающего на держатель измеренное в процессе облучения совпало с теоретическим расчетом и измеренным альтернативными методами в пределах погрешности измерения и составило не более 5%.
Таким образом, держатель для облучения образцов заряженными частицами позволяет повысить точность попадания потока ионов или электронов на исследуемый образец.
Преимуществом держателя является его автономность и универсальность, т.е. возможность присоединения к любому источнику ионов с помощью резьбового соединения с возможной доработкой принципиально не меняющей конструкцию держателя. Проточки специальной формы выполненные в ложементе исключают образование труднооткачиваемых объемов, обеспечивая высокую скорость откачки. Двухсторонняя площадка для образцов ложемента, позволяет его использовать с любой стороны.
В держателе возможно использование прижимных пластин с различными формами отверстий в соответствии с необходимой формой локального облучения.