Способ накопления протонов в кольцевой магнитной периодической системе

 

1. СПОСОБ НАКОПЛЕНИЯ ПРОТОНОВ В КОЛЬЦЕВОЙ МАГНИТНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ, включающий формирование микрогустков путем многооборотной перезарядкой инжекцки отрицательных ионов водорода, инжектируемых в виде микросгустков, разделенных равными пространственными интервалами, превышающими длину микросгустков, о тл.и чающийся тем, что, с целью увеличения количества накопленных протонов путем формирования макросгустка с равномерным азимуталь-ным распределением плотности, а также упрощения способа путем уменьшения количества воздействуклцих на протоны устройств, микросгустки инжектируют на участки орбиты, свободные от ранее инжектированных микросгустков , и удерживают их от азимутального перемешивания за счет выполнения условий , L kl ±1/N, где 6i - коэффициент расширения орбит в кольцевой периодической системе; J - релятивистский фактор инжектируемых частиц; L - периметр кольцевой периодической системь ; 1 - расстояние между центрами инжектируемых микросгустков; N - число оборотов при многооборотной инжекции; k - целое положительное число. 2. Способ по п. 1, отлича (Л ющий с я тем, что инжектируемый пучок предварительно модулируют, при этом выполняется условие о ел где S - расстояние между макросгустками в накопителе; QD 1 - расстояние между цугами микСО росгустков предварительно моо дулированного инжектируемого пучка; ю - число макросгустков, которое формируется в кольцевой периодической системе накопителя; k - целое положительное число.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<=1 У ° Т ) 1 + 1/) » где фаЬгдеЯГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3440348/18-21 (22) 19.05.82 (46) 23.06.88. Бюл. N 23 (72) Ю. П. Севергин и И. А. Шукейло (53) 621.384.6(088.8) (56) Лихтенберг А. Динамика частиц в фазовом пространстве. М., Атомиздат, 1972.

Lowrence G. P. Cooper R. К. et ol.

Proc. of the ll — Intern. Conf. on ф,Ь

High Energy Асееlег., BirkhKuser

Uerlag» Basel, р. 103, 1980. (54)(57) 1. СПОСОБ НАКОПЛЕНИЯ ПРОТОНОВ В КОЛЬЦЕВОЙ МАГНИТНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ» включающий формирование мнкрогустков путем многооборотной перезарядкой инжекщни отрицательных ионов водорода, инжектируемых в виде микросгустков, разделенных равными пространственными интервалами, превышающими длину микросгустков,. о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения количества накоп ленных протонов путем формирования макросгустка с равномерным азимуталь.ным распределением плотности, а также упрощения способа путем уменьшения количества воздействующих на протоны устройств, микросгустки инжектируют на участки орбиты, свободные от ранее ннжектированных микросгустков, и удерживают их от азимутального перемешивания за счет выполнения условий

„„SU„„5939 А (5))4 Н 05 Н 13/00 коэффициент расширения орбит в кольцевой периодической системе; релятивистский фактор инжектируемых частиц, периметр кольцевой периодической системы; расстояние между центрами инжектируемых микросгустков; число оборотов при многооборотной ннжекции; целое положительное число °

2 ° Способ по п. !, о т л и ч аю щ H и с я тем, что инжектируемый пучок предварительно модулируют, при этом выполняется условие расстояние между макросгустками в накопителе; расстояние между цугами микросгустков предварительно модулированного инжектируемого пучка; число макросгустков, которое формируется в кольцевой периодической системе накопителя; целое положительное число.

1075939

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь- зовано для формирования коротких и длинных интенсивностей сгустков про5 тонов с целью генерации импульсных потоков нейтронов большой интенсивности и проведения экспериментов с мезонами и нейтрино при улучшенных фоновых условиях. 1О

Известен способ накопления протонов в кольцевой магнитной периодической системе, включающий многообразную инжекцию частиц в незаполненное пространство поперечного аксептанса магнитной периодической системы.

Недостатком известного способа является то, что процесс накопления приводит к увеличению эмиттанса пучка пропорционально интенсивности, щ что ограничивает яркость пучка.

Прототипом данного изобретения является способ накопления протонов в кольцевой магнитной периодической системе, включающий формирование .микро- 25 сгустков путем многооборотной перезарядной инжекции отрицательных ионов водорода, инжектируемых в виде микросгустков, разделенных равными пространственными интервалами, превышающи- щО ми длину микросгустков.

При известном способе осуществляется предварительная модуляция пучка в начальной части инжектора, что обеспечивает в кольцевом накопителе сгустковую структуру, удобную с точки зрения однооборотного вывода пучка и его дальнейшего использования. Каждый сгусток в накопителе имеет микроструктуру в соответствии с ВЧ резонансной 40 системы инжектора.

При продолжительном накоплений из-за всегда имеющегося разброса по импульсу становится заметным продольное,размытие сгустков. При известном 45 способе для его предотвращения осуществляют возбуждение на орбите накопителя продольного ВЧ-поля с длиной волны, равной L/q, где Ь - периметр орбиты, q — число сгустков.

При этом, однако, не удается сфор50 мировать сгустки с постоянной азимутальной плотностью частиц, в результате чего число накопленных частиц ограничивается сильным кулоновским расталкиванием в тех частях сгустков, где плотность заряда наибольшая.

Таким образом, ограничение числа накопленных частиц является. одним из недостатков известного способа.

Вторым недостатком известного способа является его сложность, что обусловлено необходимостью применения специальной ВЧ-системы для поддержания сгустковой структуры циркулирующего пучка.

Целью данного изобретения является увеличение количества накопленных протонов путем формирования макросгустка с равномерным азимутальным распределением плотности, а также упрощение способа путем уменьшения количества воздействующих на протоны устройств.

Поставленная цель достигается тем, что при способе накопления протонов в кольцевой магнитной периодической системе, включающем формирование микросгустков путем многооборотной перезарядкой инжекции отрицательных ионов водорода, инжектируемых в виде микросгустков, разделенных равными пространственными интервалами, превышающими длину микросгустков, микросгустки инжектируют на участки орбиты, свободные от ранее инжектированных микросгустков, и удерживают их от азимутального перемешивания за счЕт выполнения условий

М = i/ $, L = kl + I/N, где с, — коэффициент расширения орбит в кольцевой периодической системе; — релятивистский фактор инжектируемых частиц, L — периметр кольцевой периодической системы;

1 — расстояние между центрами инжектируемых микросгустков, N — число оборотов при многооборотной инжекции;

k — целое положительное число.

Поставленная цель достигается также тем, что инжектируемый пучок предварительно модулируют, при этом выполняется условие

1 k

m где S — расстояние между макросгустками в накопителе;

1 — расстояние между цугами микросгустков предварительно

1075939 модулированного инжектируемого пучка;

m - -число макросгустков, которое формируется в кольцевой периодической системе накопителя;

k — целое положительное число.

На фиг. 1 показана для сравнения последовательность сгустков вдоль периметра ускорителя в прототипе; на фиг. 2 — последовательность сгустков в данном способе после одного оборота; на фиг. 3 — после трех оборотов; на фиг. 4 — после N оборотов.

Согласно данному способу ведущее магнитное поле периодической системы накопителя формируют так, что фазовая протяженность микросгустков сохраняется в процессе циркуляции при отсутствии ВЧ"системы. Для этого коэффициент расширения орбит магнитной структуры выбирают так, чтобы выполня2 лось соотношение c4 = 1/g, где g приведенная энергия накапливаемых частиц. При этом условии период обращения частиц не зависит от их импульса.

Поскольку периметр накопителя не является кратным расстоянию между микросгустками, на втором обороте инжекции микросгустки оказываются смещен" ными по азимуту относительно введенных ранее на величину 1/N. Микросгуст5 ки третьего витка инжекции уже смещаются относительно введенных на первом обороте на величину 21/N и т.д., пока не произойдет полного заполнения азимутального пространства между микросгустками. В частном случае N = 1/б не происходит перекрытия микросгустков и плотность заряда, накопленного за М оборотов пучка, равна плотности в микросгустках, поступающих из ин15

В более общем случае происходит частичное перекрытие микросгустков, но равномерность заполнения накопителя по азимуту также имеет место, что снижает действие кулоновского гастапкивания и позволяет увеличить количество накопленных частиц по сравнению с прототипом.

11реимуществом данного способа пе25 ред прототипом является также то, что нет необходимости в ВЧ-резонаторе, ВЧ-генераторе для его питания и системе физирования в накопителе, что приводит к упрощению способа.

1075939

Редактор Н. Сильнягина Техред М.Моргентап Корректор М. Васильева

Заказ 3401

Тираж 832 Подписное

В ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-.35, Раушская наб., ц. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4