基于玻璃毛细管的大气环境MeV质子微束的产生与测量

本文采用玻璃毛细管产生了大气环境中工作的2.5 MeV质子外束微束,并对束斑直径及能量分布随玻璃毛细管与束流方向之间角度(倾角)变化进行测量.测量结果表明,在玻璃毛细管轴向与束流方向一致时(倾角为0°),产生的微束中存在保持初始入射能量的直接穿透部分以及散射部分,其中直接穿透的质子占比最大,束斑直径也最大.随着玻璃毛细管倾角的增大,当其大于几何张角时,束斑直径变小,产生的微束全部为能量减小的散射部分,直接穿透质子消失.我们对质子在玻璃毛细管内传输时的内壁散射过程进行了模拟计算及离子轨迹分析,发现大角度的散射部分决定了形成的外束微束斑外围轮廓,而束斑中心区域由不与毛细管内壁产生任何作用的直接穿透离子构成,其大小由玻璃毛细管出口直径以及几何容许张角决定.采用玻璃毛细管产生的外束微束具有产生简单廉价,微束区域定位简单的特点,有望在辐射生物学、医学、材料等领域得到广泛应用.