Микротрон

 

МИКРОТРОН, содержащий распопокенный в вакузгмной камере ускоряющий резонатор с вьвсоднкм и входittw пролетными отверстиями, поворотный и две пары мапштных катушек , оси которых перпендикулярны 1«едианной плоскости поворотных магй . JtJl.i.JTiila нитов, а зазор каждой пары катушек расположен в области первой орбиты микротрона, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения ускоренного тока путем повышения коэффициента захвата, первая пара катушек расположена у выходного пролетного отверстия, и ее зазор перекрывает область траектории первой орбиты, а обмотка второй пары катушек выполнена многослойной с равномерным шагом , и часть обмотки уложена по дуге окружности, радиус которой равен радиусу первой орбиты, катушки размещены в области пересечения первой орбиты с общим диаметром всех орбит, при этом проекция вьшолненной пр ду (Л ге окружности части обмотки на медианную плоскость совмещена с первой орбитой, а вся обмотка расположена внутри этой орбиты.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (19>SU(III 1

4(5)) Н 05 Н 13/ОО

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЫИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

Ю

Ю. CO

4ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Л С и М (21) 3297732/18-21 (22) 08.06 81 (46) .30.06.85. Бюп. У 24- (72) Э.Г.Галь и И.Т.Шивырталов (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С.И.Кирова (53) 621.384 ° 6 (088.8) (56) 1.А.А.Коломенский, А.Н.Лебедев.

Хеория циклических ускорителей. И., Физматгиз, 1962, с; 268-275.

2.Авторское свидетельство СССР

В 323877, «л. Н 03 Н 13/00, 1971 (прототип). (54)(57} ИИКРОТРОН, содержащий располо)кеншый в вакуумной камере ускоряшший резонатор с выходным и входным пролетными отверстиями, поворотный магнит и две пары магнитных ка-! тушек, оси которы< перпендикулярны медианной плоскости поворотных магнитов, а зазор каждой пары катушек расположен в области первой орбиты микротрона, отличающийся тем, что, с целью увеличения ускоренного тока путем повышения коэффициента захвата, первая пара катушек расположена у выходного пролетного отверстия, и ее зазор перекрывает область траектории первой орбиты, а обмотка второй пары катушек выполнена многослойной с равномерным шагом, и часть обмотки уложена по дуге окружности, радиус которой равен ра- диусу первой орбиты, катушки размещены в области пересечения первой орбиты с общим диаметром всех орбит, при этом проекция выполненной по дуге окружности части обмотки на медианную плоскость совмещена с первой орбитой, а вся обмотка расположена внутри этой орбиты.

1022645

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке микротронов, предназначенных для работы в качестве инжектора синхротрона, а также 5 для микротронов прикладного использования в геологии, медицине, дефектоскопии

Известен микротрон, содержащий поворотный магнит и расположенный в его медианной плоскости ускоряющий резонатор с входным и выходным отверстиями, совмещенный с общей точкой пересечения всех орбит 1 1 .

При работе известного устройства 15 в процессе ускорения частиц при пролете через ускоряющий резонатор происходит кратное периоду ускоряющего

Поля приращение периода обращения частиц. Возникающее в связи с этим 20 ограничение сверху на величину синхронной фазы снижает коэффициент захвата. частиц в режим ускорения,, что в итоге ограничивает ток ускоренных частиц. 25

Недостаточная величина тока ускоренных частиц и является недостатком известного устройства .

Прототипом изобретения является микротрон, содержащий расположенный 30 в вакуумной камере ускоряющий резонатор с входным и выходным пролетными отверстиями, поворотный магнит и две пары магнитных катушек, оси которых перпендикулярны медианной плоскости поворотных магнитов, а зазор каждой пары катушек расположен в области первой орбиты микрот.рона P2 ).

В известном устройстве. противо- еО положные торцы катушек примыкают к полюсам поворотного магнита, что обеспечивает локальность однородного поля катушки в плоскости орбит, которое ограничено площадью, обра- а5 зованной витками этой катушки. В процессе работы устройства, когда электрон выходит из резонатора и проходит область локального однородного поля катушки, он отклоняется 5О от исходной траектории. В результате действия магнитного поля поворотного магнита и двух локальных магнитных полей электрон возвращается к ускоряющему резонатору, но траек- 55 тория его орбит смещена относительно продольной оси резонатора и наклонена к этой оси. Таким образом, происходит компенсация слабо неоднородного поля микротрона на ускорение частиц. Однако укаэанные катушки воздействуют одинаково на все электроны орбиты, проходящие через

его локальное поле и не позволяют воздействовать на траектории отдельных электронов. Всякое изменение угла влета в резонатор и общего времени обращения с помощью катушек не меняет соотношения доли частиц, приходящих в резонатор в правильных и неправильных фазах, и, следовательно, увеличения области захвата не происходит. Таким образом, наличие дополнительнык магнитных катушек не позволяет увеличить область захвата, а только компенсирует искажение орбит, вносимых неоднородностями магнитного поля поворотного магнита.

Это и обуславливает основной недостаток известного устройства, заключающийся в недостаточной величине ускоренного тока.

Целью изобретения является увеличение ускоренного тока путем повышения коэффициента захвата.

Цель достигается тем, что в микротроне, содержащем расположенный в вакуумной камере ускоряющий резонатор с входным и выходным отверстиями, поворотный магнит .и две пары магнитных катушек, оси которых перпендикулярны медианной плоскости поворотных магнитов, а зазор каждой пары катушек расположен в области первой орбиты микротрона, первая пара катушек расположена у выходного пролетного отверстия, и ее зазор перекрывает область траектории первой орбиты, а обмотка второй пары катушек выполнена многослойной с равномерным шагом, и часть обмотки уложена по дуге окружности, радиус которой равен радиусу первой орбиты, катушки размещены в области пересечения первой орбиты с общим диаметром всех орбит, при этом проекция выполненной по дуге окружности части обмотки на медианиую плоскость совмещена с первой орбитой, а вся обмотка расположена внутри этой ор- биты.

На фиг. 1 изображено сечение резонатора и катушек медианной плоскостью микротрона; на фиг. 2 — сечение

А-А на фиг. 1.

10226

Иикротрон содержит ускоряющий резонатор 1 с выходным отверстием 2, первую катушку 3 с каркасом и щечками 4, вторую катушку 5 с каркасом и щечками 6, входное отверстие 7 в 5 резонаторе, поворотный магнит 8, многослойную обмотку 9 второй пары катушек. Сплошными круговыми линиями показаны первая и вторая орбита микротрона, координаты К, (расположены s медианной плоскости микротрона, стрелкой обозначено направление вектора магнитного. поля.

Устройство работает следующим образом. Электроны первой орбиты, пройдя пролетное отверстие 2, попадают в область локального однородного поля первой пары катушек. Направление тока через эти катушки выбирается таким, чтобы результирую- 20 щее значение магнитного поля быпо меньше поля поворотного магнита 8.

В результате взаимодействия электронов пучка первой орбиты с локальным полем первой пары траектории орбиты 25 изменяется, и время обращения электронов на первой орбите увеличивается. Так как электроны первой орбиты имеют энергетический разброс, то, двигаясь в магнитном поле поворотно- ЗО го магнита 8 по различным радиусам, они приходят в область второй пары катушек с различными координатами.

Локальное магнитное поле в этой области является линейноспадающим от ускоряющего резонатора и обусловлено суммарйым действием магнитного потока частиц обмотки второй .пары катушек, выполненной по дуге окружности с радиусом, равным радиусу первой орбиты. Благодаря этому, электроны с большей энергией, имею" щие больший радиус обращения в магнитном поле поворотного магнита, 45 4 попадают в область слабого локального поля в области второй пары катушек, а электроны с меньшей энергией — соответственно в область с большим магнитным полем. В результате траектория изменяется таким образом, что время обращения электронов с большей энергией увеличится, а с меньшей — уменьшится. Электроны,. находящиеся s середине области фазовой устойчивости придут к входно-му пролетному отверстию 7 без изменения времени обращения, так как увеличение этого времени при движении на участке от зазора первой па-. ры катушек 3 до зазора второй пары катушек 5 за счет действия локального поля первой пары катушек 3 компенсируется уменьшением времени обращения на участке движения электронов в поле поворотного магнита от зазора второй пары катушек до пролетного отверстия 7. Электроны с меньшей энергией попадут в ускоряющий резонатор несколько раньше, а с большей энергией — несколько позже, чем в обычном микротроне. В результате при втором прохождении ускоряющего зазора резонатора электроны с меньшей энергией получат несколько больший, а электроны с большей энергией — несколько меньший нрирост энер-. гии и тем самым окажутся в области фазовой устойчивости.

Таким образом, создаются условия захвата электронов, лежащих на границе области устойчивости ускорения и, следовательно, расширяется область захвата электронов в режим ускорения.

В результате этого увеличивается ток ускорения частиц по сравнению с прототипом.

1022645

1022645

4-4

Составитель В. Краснопольский

Редактор О.Юркова Техред М.Кузьма

Корректор, С.Черни

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 4498/3, Тираж 794

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5