1. 介绍

现在，利用强大的电子加速器产生的轫致辐射有了越来越多的应用。工业电子加速器ILU-10（5兆电子伏，50千瓦），是在俄罗斯新西伯利亚的Budker核物理研究所开发出来的。对于产品面密度20-40 g/cm2 的轫致辐射模式下，产品吸收的伽玛功率是最初电子束功率的3-5%，最大剂量率Dmax比最小剂量率Dmin是1.2-1.9。它允许1 kGy的辐照剂量有5-10吨/小时的生产速度。
因此，我们需要一个有效的设备 - 靶，来将电子束功率转换成轫致辐射。这个能够生成所需的剂量率的靶，应当能够接受能量为5MeV和功率在50-100千瓦电子束的照射；它应该有良好的转换效率，转换器应该具有良好的冷却。这种装置的一个必要元素，是合适的磁场系统，形成电子束密度沿靶的最佳分布。靶可以放置在真空中，在这种情况下，不会有要清除电子束在大气中产生的臭氧的问题。为了达到上述目的，我们设计了轫致辐射靶。该靶由其上有一层高核数物质转换器（钨，碳化钨或钽）的水冷铝板组成。转换器的厚度比电子在此物质内的穿透范围略小。 在转换器和辐照产品中的电磁级联计算由UNIMOD2（通过物质建模的3-D基本粒子通道）进行。计算结果如图1，该图给出了钨转换器的数据（碳化钨和钽有着相当类似的依赖性）。我们选择的最小厚度0.8-1.0MM时的轫致辐射的伽玛功率达到最大值，部分最初的电子穿过了转换器。在这种情况下，靶的热负荷较低，伽玛能谱和角分布是更好的。

2. 转换器的设计和试验

转换器是由使用在？（Gavrilenko等，1995）描述的技术溅射在铝板上的1毫米碳化钨（WC）层制成，或由0.8-1MM钽板使用爆炸焊接技术焊接到相似的铝板上制成。冷却水在铝板的通道里循环（图2）。形成了高原子序数材料的均匀层是必要的，转换器为需要稳定与铝板表面连接的厚度为0.8-1MM的均匀层。这可以防止该层的局部过热，局部过热可能会导致变形和破坏靶，因为质量数高的材料（Ta或WC）和铝合金板的线性膨胀系数不同造成机械应力。铝板从转换器中移走热量，也作为一个低能量部分的γ能谱和穿过靶的电子的过滤器。
图3显示了计算的伽玛功率沿1毫米钽转换器及5mm和10mm的铝合金板辐照样品的深度释放（或换句话说，吸收剂量）。剂量率值显示为总束流功率的百分比。清楚地观察到5mm铝板（“烤地壳效应”）的表面剂量的显着增加。10毫米的铝板该效应消失。

产品内部的剂量分布均匀，我们正在使用的附加弯曲磁铁-帕诺夫斯基镜头，把产品中心束。特殊的扫描方式，增加了靶末端的密度（图4）。靶的宽度为100毫米，靶上瞬时束斑大小是5毫米。为了减少束在靶上的功率密度，束流扫描整个靶面（扫描宽度约50毫米）。所以50KW束功率覆盖约5 cm*70cm= 350 cm2的面积。名义束功率为50KW，靶表面的功率密度约为150 W/cm2，在这种情况下，转换器的平均温度不应超过100°C。
转换器性能的实验研究是在ILU-10加速器上进行的。 对于复合有1毫米钽靶的所谓铝板的有效厚度为17毫米（图2），在样品表面的平均剂量等于18 kGy。产品的运输速度是1毫米/秒，束扫描长度为700毫米，5兆电子伏，50千瓦。带有溅射碳化钨层的转换器结果很难用于真空环境，因为抽气需要太长的时间。钽转换器不会有这个问题。

对靶的进一步改善，在我们看来，可以做，如果转换器直接通过流过由钽板和压力法兰的3mm不锈钢墙组成的通道的水流冷却，如图5所示。带有水通道的中间法兰允许将靶安装在现有的加速器上并使用铟做真空密封。因此，在这个靶上，由不锈钢而不是铝板制成的法兰被用来提供所需的对铟密封压力并过滤伽马能谱低能部分。

图1，电磁级联功率特性由最初动能为5MeV的电子在钨里产生。DG-份额（％）束动能以光子的形式离开转换器。 DH-份额束动能通过激发过程的转换给转换器。 D_-份额的束动能以电子动能的方式离开转换器。

图2 靶横截面

图3. 对辐照样品结构（甲醛）N的深度剂量分布，转换器的变种：（1）1mm的钽，5毫米的铝，（2）1mm的钽，铝10毫米，（3）1mm的钽，铝10毫米，5毫米的石墨, 初始粒子电子动能5MeV

图4. 束电流密度分布的剂量分布。

图5. 带直接转换器冷却的真空靶