Способ получения электронных колец и устройство для его осуществления

 

1 . Способ получения электронных колец, включающий формирование электронного кольца в слабофокусирующем азимутально-однородном магнитном поле и его последующее сжатие в нарастающем во времени магнитном поле, причем в процессе сжатия пространственное распределение магнитного поля в плоскости кольца изменяют так, чтобы на конечном радиусе общее поле стало однородным по радиусу, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличения предельной степени сжатия электронного кольца при заданных конечном значении магнитного поля и времени сжатия, к моменту формирования электронного кольца возбуждают добавочное магнитное поле В| того же направления в центре кольца, что и основное поле БД, при этом среднее значение общей индукции В в плоскости кольца на начальном радиусе R, удовлетворяет условию В i 2В. е (Л |С ч1 со сд о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Н 05 Н 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

&46 ;

1.6

1.2 ач

0 аг ач аю аа 1о юг и z/ °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3849354/24-21 (22) 04.02.85 (46) 07.08.87. Бюл. ¹ 29 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) В.С.Алексеев, А.Б. Кузнецов, В.А.Прейзендорф и Г.Д.Ширков (53) 621.384.06(088.8) (56) Саранцев В.П. Перельштейн Э.А.

Коллективное ускорение ионов элек— тронными кольцами. Атомиздат, M.:

1979, с.10-11.

Там же, с 18-19.

Александров В.С. Перельштейн Э.А.

Саранцев В.П..Широков Г.Д. О возможности увеличения эффективной ускоряющей силы в ускорителях с электронными кольцами. Сообщение ОИЯИ, Р9-81-20, Дубна, 1981.

Саранцев В.П., Перельштейн Э.А.

Коллективное ускорение ионов элек— тронными кольцами. M.: 1979, с.31. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОЛЕЦ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ г

„„SU„, 1279509 А1 (57) 1. Способ получения электронных колец, включающий формирование электронного кольца в слабофокусирующем азимутально-однородном магнитном поле и его последующее сжатие в нарастающем во времени магнитном поле, причем в процессе сжатия пространственное распределение магнитного поля в плоскости кольца изменяют так, чтобы на конечном радиусе общее поле стало однородным по радиусу, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения предельной степени сжатия электронного кольца при заданных конечном значении магнитного поля и времени сжатия, к моменту формирования электронного кольца возбуждают добавочное магнитное поле В того же направления в центре кольца, что и основное поле

В, при этом среднее значение общей индукции В в плоскости кольца на начальном радиусе R удовлетворяет условию В 6 2В.

1779509 тегралы, 4КкРо

К— (((+ R,) +Z i

20

2, Устр;IT(тво д.тл по;(учен()л .-<е)<тронкых к «лец, содержащее адгезатор с дв ум я д О « i и (Ii 1 (1 I ) > им(! и си)iщ е (р кч и Q расположенными относительно его медианной плоскости катушками, о т л к— ч а 10 (с ".. с я те1.1 что, с )T,елью увеличенил предельной степени сжатия электронного ко;(ьца при заданных конечных значениях магн««ктного поля к времени сжаткя, в него введены дополнительные катушки со средним радиусом

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллект и в н О м у (a e .i (I «, тронными кольцами, и может быть ис-:,.«(:ЗОI«а(«о ДЛЛ ПО;(Ó-.. Нп" 3 аДГЕЗатОрах электронных колец малого размера.

Целью изобретения является увели-(е(ие предельной степени сжатия электронного кольца прк ".адан))ых конечных значениях магнитного поля и времекк сжа)ил за счст изменения магнитного полл по опрецеленнэму закону. При сжатии электронного кольца в нар((ста(л(це«(магн)(тном поле, в пренебрежение влияния синхротронного излучения роль которого как правило * о невелика, сохраняется азимутальная компонента обобщенного момента импульса еR

Мр= - — — (i -13/2), с где е — заряд электрола; с — скорость света.

Конечный радиус электронного кольца Е „ „ определяетсл величиной М, и конечннм значением индукции магнитного полл В,„,. Для вывода электронного кольца из адгезатора необходимо, чтобы В„.„,,:-. Г„...,, . Таким образом Rg(«g

Е, 1(2В-BI/1(,.„, j озбуждая при фор;;i! («О(«(«.к(п) .«ЛСI< -. 1«T Ii! IO го коХ SUB В 2Б, .:,1(и() по)l.": (гl ь,i);(>Iè, угоцпс малое

«е(:(«е (.„(ри заданных В„((. Возбужде(II(Q магнитного поля с В 2В 35

: .-" Tl, 1 jil i ((..т13Ом „со стоя(цим из кд) ез:.((Ч)рп ", дополнительных катушек, ):,.: бул., .:1()ч(())х добаволное магнитное по- ..з:(ос .(тобы на радиусе R„ его ((, меньшим paccòîÿ êÿ входного отк верстия инжектора электронов от центра адгезатора Е, к редним расстоянием от медиан-(oA плоскости Z<, меньшим

Z, где Z, определено из уравнения

2 (1-k ) К(k)=-2 (-1с ) (1+- — ) Е(k) е где Е и К вЂ” полные эллиптические инвеличина была гораздо меньше В, а среднее значение В было близко к

В . Этого можно достичь, расположив дополнительные катушки радиусом R i R к о при Z„(Z

Осуществляется способ следующим образом, Возбуждают магнитное поле, такое, при котором на радиусе R, выполняется условие В 2В, формируют электронное кольцо, увелкчивают во времени индукцию магнитного поля и сжимают электронное кольцо так, чтобы на конечном радиусе в медианной плоскости поле становилось однородным по ра,циусу.

Например, в существующем коллективном ускорителе тяжелых ионов (КУТИ)

ОИЯИ В = В, =?00э, В,„ /В„,„=20 кэ и соответственно степень сжатия

К /R „ „ =10. Возбуждая добавочное магнитное поле В ас200 э и В „, = 150 э, можно получить суммарное начальное поле В = 200 з и В =350 э, Сформированное в таком магнитном поле электронное ксльцо имеет в четыре раза меньший обсбщенный момент импульса. М,. Сжимая еro в магнитном поле, нарастающем до В „„ =20 кэ, можно получить вдвое большую степень сжатия R/R„„=- 20.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство. На чертеже приняты следующие обозначения: l тонкостенная металлическая камера, 2-5 — катушки ступеней сжатия, 6— малое сечение элекчронного кольца, 7 — дополнительные катушки, 8 — криз 1279509 вая, расположенные по которой дополнительные катушки создают на радиусе

R, нулевое магнитное поле.

T k 1 (2-k ) (1+R /г) Е (k) 1 с 1-1. 2

Rê

25

Составитель А.Нестерович

Редактор Е.Кравцова Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 3611/1 Тираж 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4 где модуль К полых эллиптических интегралов E(k) и K(k) определяется как

4Rqr (г+R)2 +2

Кривую 8, которая есть зависимость

Е (К„), находят из уравнения (1) в результате расчетов для В,=О при г = R . Координаты дополнительных катушек R 4R и Е (Е„позволяют сконцентрировать все добавочное поле В к в центре электронного кольца и создать требуемое распределение магнитного поля в медианной плоскости.

Устройство работает следующим об.разом.

Катушки 2-5 ступеней сжатия находятся снаружи тонкостенной металлической камеры 1, в медианной плоскости которой формируется и сжимается электронное кольцо 6. Местоположение дополнительных катушек 7 ограничено кривой 8. Первая ступень сжатия адгезатора и дополнительные катушки 7 совместно возбуждают магнитное поле, в котором формируют электронное кольцо 6, такое, что В Б 2В. Далее поочередно включаются катушки 3,4,5 ступеней сжатия и электронное кольцо сжимается в тонкостенной металличес40 кой камере 1. Например, дополнительные катушки с К = 7 см, Z ll см, содержащие по шестнадцать витков каждая и подключенные к источнику тока в 5кА, совместно с соответствующим адгезатором КУТИ ОИЯИ создадут В =

350 э. Это уменьшает значение Мо электронов в кольце в четыре раза. B

Магнитное поле в медианной плоскости двух симметричных круговых витков с током определяется выражением результате последующей работы системы сжатия адгезатора электронное кольцо уменьшится до радиуса К,„= 1,7 см при В,„ = 20 кэ без увеличения общего времени сжатия, равного 3 мс. После формирования электронного кольца, одновременно с его сжатием, токи в дополнительных катушках постепенно уменьшаются, чтобы не искажать магнитное поле на конечных радиусах электронного кольца. Вместе с тем, по причине того, что добавочное магнитное поле

В- много меньше конечного магнитного поля В,„=20 кэ, возможны варианты формирования и сжатия электронного кольца без выключения токов. в дополнительных катушках.

Изобретение позволяет получать электронные кольца размерами примерно в полтора раза меньшими, чем в прототипе, и значительно меньшими, чем получают в адгезаторе КУТИ, не увеличивая при этом конечного значения индукции магнитного поля и общего времени сжатия.

Сохранение максимального значения ведущего магнитного поля в адгезаторе на существующей величине 20 кэ не вызывает необходимости увеличения полей в ускорительной системе ускорителя, а общее время сжатия 3 мс оставляет прежними требования на вакуум в камере адгезатора. Уменьшение размеров электронного кольца позволяет накапливать ионы большей зарядности, увеличить темп ускорения электронно-ионных колец и уменьшить разт меры ускоряющей системы ускорителя,.