Varian Clinac Linearbeschleuniger

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Varian CLINAC Elektronenbeschleuniger

Varian Clinac medizinischer Beschleuniger. (Bild: Dept. of Physics.)

Name und Modell (Baujahr / Installation)

Varian CLINAC 2100 CD (1999/2015)

Allgemeine Informationen

Linearbeschleuniger: ein Elektronenbeschleuniger für Strahlenschadensprüfungen in der Elektronik (früher für die Strahlentherapie). Der Beschleuniger wird hauptsächlich für Bestrahlungsstudien von Halbleitermaterialien und -geräten verwendet, ist aber auch für andere Anwendungen erhältlich.

Schlüsselspezifikationen

• Die Maschine kann sehr intensive Elektronen- und Röntgenstrahlen bis zu 20 MeV bzw. 15 MeV liefern.

• Sie erzeugt einen vertikalen, von oben nach unten gepulsten Elektronenstrahl (der zu einem gepulsten Röntgenstrahl degradiert werden kann) mit den folgenden Eigenschaften:

• • Strahlbereich:
    Die typische maximale Strahlfläche beträgt etwa 25 cm x 25 cm. Die Bestrahlungsfläche kann bei Bedarf stark vergrößert werden (wahrscheinlich über 80 cm x 80 cm), allerdings auf Kosten einer geringeren Dosisleistung und größerer Unsicherheiten bei den Strahlparametern
  • Energien:
    für Elektronen: 6, 9, 12, 16 und 20 MeV
    für Röntgenstrahlen, entweder:
    -kontinuierliches Spektrum von 0 bis 6 MeV, mit einer Spitze um 1 MeV
    -kontinuierliches Spektrum von 0 bis 15 MeV, mit einer Spitze um 2 MeV
  • -Dosisleistungen:

  -für Elektronen: 100 bis 1000 rad/min. (in Wasser)
  -für Röntgenstrahlen: 100 bis 600 rad/min. (in Wasser)

• Anmerkung: Diese Werte beziehen sich auf den Bereich der Spitzenenergiedeposition im Ziel. Das tatsächliche Dosisdepositionsprofil variiert je nach Targetmaterial, der betrachteten Tiefe im Target und dem Strahlentyp (Elektronen oder Röntgenstrahlen). Dies ist auf Sekundärelektronen zurückzuführen, die aus der Targetoberfläche entweichen.
  Typischerweise beträgt bei Elektronenstrahlen die tatsächliche Energiedeposition an der Oberfläche 75 %-90 % des Spitzenwerts, der in einer Tiefe von 1,5-2,5 cm im Target erreicht wird. Bei Röntgenstrahlen ist das Energiedepositionsprofil ähnlich, mit dem einzigen Unterschied, dass die Energiedeposition an der Oberfläche nur 50 % des Spitzenwerts beträgt.

Schlüsselmerkmale

• Strahlduty Cycle: Bei maximaler Dosisleistung besteht der Elektronenstrahl der Linac-Quelle aus einer Reihe von 5 μs-Pulsen mit einer Periode von 5 ms (was einem Tastverhältnis von 0,1 % entspricht). Die Dosisleistung des Strahls wird verändert, indem einige der Pulse „entfernt“ werden: bei 750 rad/min fehlt beispielsweise jeder vierte Puls, wodurch effektiv 3/4 der maximalen Dosisleistung erreicht wird.

Während des Betriebs, insbesondere bei der Erzeugung von 15 MeV Röntgenstrahlung, kann der Linac auch eine gewisse Menge sogenannter „Photoneutronen“ mit einer kinetischen Energie von einigen MeV erzeugen, die schließlich innerhalb der Linac-Kammer ein thermisches Gleichgewicht erreichen. Dies muss bei der Verwendung neutronenempfindlicher Geräte berücksichtigt werden; die Gefahr einer Neutronenaktivierung besteht jedoch nicht.

Der Prüfling kann einfach auf einer Plattform unterhalb des Strahlfensters platziert werden und ist direkt zugänglich, ohne dass eine Schnittstelle erforderlich ist. Der Prüfling kann über eine ca. 20 m lange Verkabelung mit der DAQ/Monitoring-Hardware des Nutzers in der RADEF-Kaserne verbunden werden. Wenn diese Entfernung zu groß ist, ist es möglich, die DAQ-/Monitoring-Hardware in der RADEF-Höhle (RADiation Effects Facility) zu belassen, aber der Benutzer hat während der Bestrahlung keinen Zugang.

Ort, verantwortliche Person

Fachbereich Physik, YS150 / Heikki Kettunen