Способ монохромотизации пучка высокочастотного ускорителя и устройство для его осуществления
1. Способ монохрОматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка на выходе из ускорителя и последующее уменьшение его энергетического разброса в.продольном высокочастотном электрическом поле, отличающийс я тем, что, с целью сокращения протяженности области монохроматиза- gSEOiB tli .: г - НН ,;;,Г.ДгЮТЕКА ции пучка без искривления оси транспортировки пучка, на пучок на участке дегруппировки сначала воздействуют поперечным высокочастотным , , электрическим полем, а затем - продольным аксиально-симметричным магнитным полем, при этом области воздействия на пучок этих полей пространственно разделены и имеют конечную осевую протяженность. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее дегруппирователь и расположенный за ним высокочастотный монохроматор. Отличающееся тем, что, с целью сокращения продольных размеров устройства без искривления его оси, де (Л группирователь вьлолнен в виде высокочастотного дефлектора и расположенного за ним магнитного соленовда., при этом высокочастотный дефлектор, магнитный соленоид и высокочастотный монохроматор соосны друг с другом.
СаОЗ СОВЕТСКИХ
СОЩ АЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК щ)5 Н 05 Н 7/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3565146/21 (22) 27.01.83 (46) 30.03.91. Бюл.N- 12 (72) В.В.Петренко, В.В.Калашников и А.А.Никитушкин (53) 621 . 384. 6(088. 8) (56) Довбня А.Н., Петренко В.В., ЖТФ, 41, 776, 1971.
Бекфорд А. Транспортировка пучков заряженных частиц. Y., Ртомиздат, с. 163,,1969. (54) СПОСОБ МОНОХРОМАТИВАЦИИ ПУЧКА
ВЫСОКОЧАСТОТНОГО УСКОРИТЕЛЯ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка на выходе из ускорителя и последующее уменьшение его энергетического разброса в.продольном высокочастотном электрическом поле, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью сокращения протяженности области монохроматиза.Изобретение относится к ускорительной технике, а более конкретно, к способам формирования пучка. в линейных ускорителях,, и может быть использовано для монохроматизации пучка с временной структурой, имеющего энергетический разброс.
Известен способ монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка поперечным магнитным полем и его последующую монохроматизацию высокочастотl ным электрическим полем.
ÄÄSUÄÄ 1109032 А1
2 ции пучка без искривления оси тран. спортировки пучка, на пучок на участке дегруппировки сначала воздействуют поперечным высокочастотным электрическим полем, а затем — продольным аксиально-симметричным магнитным полем, при этом области воздействия на пучок этих полей пространственно разделены и имеют конечную осевую протяженность.
2. Устройство для осуществления способа по и.1, содержащее дегруппи" рователь и расположенный за ним высокочастотный монохроматор, о т л ич ающее с я тем, что, сцелью сокращения продольных размеров устройства без искривления его оси, дегруппирователь выполнен в виде высокочастотного дефлектора и расположенного за ним магнитного соленоида, при этом высокочастотный дефлектор, магнитный соленоид и высокочастотный монохроматор соосны друг с другом.
Согласно известному способу, для дегруппировки используется неизохронная система формирования пучка, кото;рая состоит из трех поворотных магнитов, радиус и угол поворота которых подобраны с учетом того, чтобы система была бездисперсионной, и двух квадрупольных линз, обеспечивающих фокусировку пучка в обеих поперечных плоскостях.
Ионохроматор представляет собой высокочастотную секцию, фаза и ам1109032
Известно также и устройство для монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, содержащее неизохромную систему из трех поворотных магнитов и высокочастотный монохроматор, Недостатком известного устройства является необходимое сцепление пучка с осью ускорителя, Известно и второе устройство, содержащее дегруппирователь и расположенный за ним высокочастотный монохроматор.
55 плитуда высокочастотных колебаний в которой подобраны так, чтобы частицы со средней энергией не изменяли своей энергии, а частицы с большей энергией тормозились. Однозначная связь между фазой и энергией дости,гается зависимостью длины траектории частиц в системе поворотных магнитов с поперечным магнитным полем от энер- 10 гии частиц.
Недостатком этого способа монохроматизации является то, что пучок смещается с оси ускорителя и не может быть использован для дальнейшего ускорения, 1
Наиболее близким по технической сущности является способ монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка на выходе из ускорителя и последующее уменьшение его энергетического разброса в продольном высокочастотном электрическом поле, 25
Согласно известному способу, дегруппировка пучка осуществляется в свободном от полей прямолинейном дрейфовом промежутке, за счет чего .обеспечивается однозначная связь меж- 30 ду положением (фазой) частицы и ее энергией. Монохроматизация (выравнивание энергий) .осуществляется в высокочастотных секциях с бегущей или стоячей высокочастотной волной.
Уменьшение энергетического разброса определяется возможностью растяжения первоначально сгруппированного пучка по фазам, т.е, дегруппирующими свойствами системы. 40
Недостатком известного способа является черезмерно большая протяженность области монохроматизации, т.к. для релятивистских электронных и ионных пучков длина зоны дегруппиров- 45 ки может составлять сотни метров.
Недостатком известного устройства ! является большая величина его продольных размеров, Пелью данного изобретения является сокращение протяженности в области монохроматизации пучка без искривления оси транспортировки пучка.
Поставленная цель достигается тем, что в способе монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающем дегруппировку пучка на выходе из ускорителя и последующее уменьшение его энергетического разброса в продольном высокочастотном электрическом поле, на пучок на участке дегруппировки сначала воздействуют поперечным высокочастотным электрическим полем, а затем — продольным аксиально-симметричным магнитным полем, при этом области воздействия на пучок этих полей пространственно разделены и имеют конечную осевую протяженность.
Целью данного изобретения является сокрашение продольных размеров устройства без искривления его ocu.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем дегруппирователь и расположенный за ним высокочастотный монохроматор, дегруппирователь выполнен в виде высокочастотного дефлектора и расположенного за ним магнитного соленоида, при этом высокочастотный дефлектор, магнитный соленоид и высокочастотный монохроматор соосны друг с другом.
На фиг.1 представлена блок †схе устройства монохроматизации пучка ускорителя, содержащего соединенные друг с другом высокочастотный дефлек тор 1, магнитный соленоид 2, высокочастотный монохроматор 3, а также выводные каналы или продолжение ускорителя 4.
На фиг.2 представлена зависимость коэффициента монохроматизации пучка от коэффициента растяжения сгустка.
Предложенный способ осуществляется при помощи устройства монохроматизации пучка ускорителя следующим образом. Пучок частиц с временной структурой сначала дегруппируется. Дегруппировка обеспечивается использованием комбинации поперечного высокочастотного электрического поля в дефлекторе 1 и продольного магнитного поля в соленоиде 2. Соленоид и дефлектор соосны с осью ускорителя. В зависи1109032
6 пучка в ускоряющие секции +, — Ц, +(P,..., при этом темп ускорения составит 707. от номинального. Пучок
5 с уменьшенным энергетическим спектром легче проводить по. каналам транcIIopTHpoBKH к мишеням, токопрохождение через которые существенно зависит от энергетического разброса.
Параметры устройства и режим его работы следует выбирать в общем слу-. чае из условия достижения максимальной величины коэффициента растяжения пучка К раст., так как при этом, согласно фиг.2, повышается и степень монохроматизации, характеризуемая
: коэффициентом K»(,» . Указанный ко-, эффициент К „ . вычисляется по формуле
pacr
AE ((S ебс1 2, г
= — — — (— -) sin
E (вовк Е
3 10 11,1 (,1) )1
Е 2
40 мости от энергии и местоположения частицы относительно фазы поля (вк в дефлекторе, частицы приобретают различные радиальные Х и угловые отклонения Х, (начальное линейное и ( угловое отклонение Х и Хо равно нулю) . е5d
Хк = ---- siny вХ
Е еЯd
Хк = — -- sin 1((2Е бк где E — энергия частиц; Й вЂ” длина дефлектора; С. — амплитуда поперечного электрического поля в дефлекторе; (1> " фаза сгустка относительно нуля
+вх поля в дефлекторе. Фазовая протяженность первоначального сгустка достаточно мала. Таким образом, на входе соленоида частицы имеют в зависимости от энергии различные радиальноугловые характеристики. Движение частиц в соленоиде 2 существенно неизохронно и зависит от начальных радиально"угловых характеристик. При этом достигается однозначная связь между энергией частицы и ее положением в сгустке. При изменении поля в соленоиде от 0 до 12ТА, Первоначально 30 сгусток растянется на
180 . В соосном с осью ускорителе монохроматоре 3 происходит выравнивание энергии частиц соответствующим подбором фазы и амплитуды ускоряющего поля. При этом средняя частица пролетает монохроматор в нулевом ускоряющем поле, частицы с большей энергией тормозятся, с меньшей энергией ускоряются. Уменьшение энергетического разброса зависит от степени дегруппировки первоначального пучка.
Растянутый пучок с уменьшенным энергетическим разбросом можно ускорять, не нарушая его энергетического разброса в режиме фазопеременного ускорения, т,е. выбирая фазу инжекции
25 где (А — длина воЛны высокочастотного поля; Vp» — первоначальная фэзовая ширина сгустка
30 Е и ЬЕ/К вЂ” средняя энергия и энерге" тический разброс частиц в сгустке;
d — длина дефлектора;
Я вЂ” амплитудное значение поля
35 в дефлекторе;
1 — расстояние между дефлектором и соленоидом;
Н вЂ” напряженность магнитного поля соленоида;
S — эффективная длина соленоида; е — заряд частицы.
Данное изобретение позволит заменить несколько ускорителей одним-бо45. лее простым и дешевым и позволит уп= ростить конструкцию устройства.
Ю
1109032
Ру 7 к
/10ИОХ
1Î Крастткеиия.Техред А. Кравчук
Редактор С,Титова
Корректор О. 11ипле
Заказ ) 06) Тираж 472
Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
