Acceleratore lineare Varian Clinac

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Acceleratore di elettroni Varian CLINAC

Acceleratore medico Varian Clinac. (Foto: Dipartimento di Fisica.)

Nome e Modello (Anno di Fabbricazione / Installazione)

Varian CLINAC 2100 CD (1999/2015)

Informazioni generali

Acceleratore lineare: un acceleratore di elettroni per test di danni da radiazioni in elettronica (Precedentemente per radioterapia). L’acceleratore è usato principalmente per studi di irradiazione di materiali e dispositivi semiconduttori, ma è anche disponibile per altre applicazioni.

Specifiche chiave

• La macchina può fornire fasci di elettroni e raggi X molto intensi fino a 20 MeV e 15 MeV, rispettivamente.

• Produce un fascio di elettroni pulsato verticale, top-down (che può essere degradato in un fascio di raggi X pulsato) con le seguenti caratteristiche:

• • Area del fascio:
    la tipica area massima del fascio è di circa 25 cm x 25 cm. L’area di irradiazione può essere notevolmente aumentata (probabilmente oltre 80 cm x 80 cm) se necessario, ma al costo di un tasso di dose inferiore e di maggiori incertezze sui parametri del fascio
  • Energie:
    per gli elettroni: 6, 9, 12, 16 e 20 MeV
    -per i raggi X, sia:
    -spettro continuo da 0 a 6 MeV, con un picco intorno a 1 MeV
    -spettro continuo da 0 a 15 MeV, con un picco intorno a 2 MeV
  • Dose rate:

  -per gli elettroni: da 100 a 1000 rad/min. (in acqua)
  -per i raggi X: da 100 a 600 rad/min. (in acqua)

• Nota: questi valori si riferiscono all’area di deposito dell’energia di picco all’interno del bersaglio. Il profilo effettivo di deposizione della dose varia a seconda del materiale del bersaglio, della profondità considerata nel bersaglio, e del tipo di fascio (elettroni o raggi X.) Questo è dovuto agli elettroni secondari che sfuggono dalla superficie del bersaglio.
  In genere, per i fasci di elettroni, la deposizione effettiva di energia in superficie è del 75%-90% del valore di picco, che viene raggiunto a una profondità di 1,5-2,5 cm all’interno del bersaglio. La deposizione di energia poi diminuisce gradualmente secondo la fisica dell’attenuazione del fascio.
  Per i fasci di raggi X, il profilo di deposizione di energia è simile, con la sola differenza che la deposizione di energia alla superficie è solo il 50% del valore di picco.

Caratteristiche chiave

• Ciclo di lavoro del fascio: Al massimo tasso di dose, il fascio di elettroni della sorgente linac consiste in una serie di impulsi di 5 μs con un periodo di 5 ms (che corrisponde a un duty cycle dello 0,1%). Il tasso di dose del fascio viene modificato “rimuovendo” alcuni degli impulsi: per esempio, a 750 rad/min, manca un impulso ogni quattro, raggiungendo effettivamente 3/4 del tasso di dose massimo.

Durante il funzionamento, in particolare quando produce raggi X da 15 MeV, il linac può anche generare una certa quantità di cosiddetti “fotoneutroni” con un’energia cinetica di pochi MeV, che alla fine raggiungono l’equilibrio termico all’interno della camera del linac. Questo deve essere tenuto in considerazione quando si usano dispositivi sensibili ai neutroni; non c’è, tuttavia, alcun pericolo di attivazione dei neutroni.

Il DUT può essere semplicemente posizionato su una piattaforma sotto la finestra del fascio, e può essere direttamente accessibile senza la necessità di alcuna interfaccia. Il DUT può essere collegato all’hardware di acquisizione/monitoraggio dell’utente nella caserma RADEF con circa 20 m di cablaggio. Se questa distanza è troppo lunga, allora è possibile lasciare il DAQ/monitoraggio hardware all’interno della grotta RADEF (RADiation Effects Facility), ma l’accesso dell’utente sarà impossibile durante l’irradiazione.

Luogo, Persona Responsabile

Dipartimento di Fisica, YS150 / Heikki Kettunen