Устройство для формирования поля облучения

 

Изобретение относится к ускорительной технике. Устройство для фор мирования поля облу-чения содерж-ит not- следовательно расположенные ускоритель 1 заряженных частиц, фокусирую™ щие элементы 2, магнитную поворотную ахроматическую систему 3, включающую поворотные магниты 4 и импульсные ккядрупольные линзы 5 и 6, градиенты поля которых равны по величине и противоположны по знаку и расположенные таким обргазом, что в месте размещения хотя бы одной из них поперечная Персия отлична от нуля, импульсный отклоняющий магнит (ИОМ) 7, линзы В, мишень 9, облучаемый объект 10 и детектор 11 излучения. При этом угол отклонения ИОМ 7 соответствует выражению , приведенному в описании изобретения . Устройство имеет стабильные параметры пучка на объекте за счет устранения влияния разброса по энергии . I з.п. ф-лы, 2 ил. СО

СОК)3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

y1) 4 Н 05 H 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4056009/?4-21 (22) ?1.04.86 (46) 23.08.88. Бюл.Р 31 (72) 10.П.Севергин и А.A.Êÿïóñòèí (53) 621.384.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 727087, кл. Н 05 11 7/00, 1970.

Котов В.И. и др. Фокусировка и разделение по массам частиц высокой энергии. М.: Атомиздат, 1969, 71-85.

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛЯ

0hËÓ×E Н ИЯ (57) Изобретение относится к ускори-. тельнок технике. Устройство для формирования поля облучения содержит по следовательно расголокенные ускоритель 1 заряд енных частиц, фокусирую„„Я0„„1418936 А1 щие элементы 2, магнитную поворотную ахроматическую систему 3, включающую поворотные магниты 4 и импульсные квадрупольные линзы 5 и 6, градиенты поля которых равны по величине и про» тивоположны по знаку и расположенные таким образом, что в месте размещения хотя бы одной из них поперечная дис» персия отлична от нуля, импульсный отклоняющий магнит (ИОМ) 7, линзы 8, мишень 9, облучаемый объект 10 и детектор 11 излучения. 11ри этом угол отклонения H()l 7 соответствует выражении, приведенному в описании изобретения. Устройство имеет стабильные параметры пучка на объекте за счет устранения влияния разброса по энергии. з.п. ф-лы, 2 ил.

1418936

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к устройст-, t вам для формирования поля облучения со сканированием пучка, применяемым на выходе ускорителей заряженных час— e (-"

D,!!„з?п М ! ° (1) где ч?- угол отклонения ?агнита 7.

Мнимая точка пересечения дисперсной траектории с осевой траекторией отстоит от входа в отклоняющий магнит на расстояние y sin y/2, где радиус поворота.

Длина осевой траектории в отклоняющем магните равна у . Для нита с прямоугольной формой полюса р. Ч = const. Поэтому положение мнимой точки пересечения дисперсной 55 траектории с осевой траекторией совпадает с центром отклоняющего магнита с прямоугольной формой полюсов, 45 тиц..

Целью изобретения является повышение стабильности параметров пучка на объекте облучения за счет устранения влияния разброса по энергии.

На фиг.1 схематически изображено устрокство для формирования поля облучения; на фиг.2 — проводка пучка и ход дисперсионной траектории. 15

Устройство (фиг.1) содержит последовательно расположенные ускоритель ? заряженных частиц, фокусирующие элементы 2, магнитную поворотную ахроматическую систему 3, включающую 20 поворотные магниты 4, две импульсные квадрупольные линзы 5 и 6, импульсный отклоняющий магнит 7, линзу 8, мишень

9, облучаемый объект 10 и детектор

I1 излучения. 25

Устройство работает следующим образом.

От ускорителя 1 пучок электронов поступает на вход ахроматической поворотной системы 3, в которой на двух 30 локальных участках возбуждают квадрупольные магнитные поля. Эти поля формируют квадрупольными линзами 5 и 6.

;Ахроматическая поворотная система может одновременно выполнять и функ» цию поперечной фокусировки пучка.

Для того, чтобы на выходе магнита отсутствовала линейная D л„„ и углоI вая D, дисперсии, необходимо, чтобы на входе в магнит 7 дисперсия и 40 ее производная менялись по закону

Условия (1), отнесеннь. е к центру магнита, примут вид

В„„О;

Э „„= - 1п (2) При его выполнении на выходе отклоняющего магнита отсутствует линейная и угловая дисперсии.

Ахроматичная поворотная система, в которой возбуждают на локальных участках квадрупольные поля, как раз и обеспечивает изменения линейной и угловой дисперсии согласно условию (2).

Влиянце квадрупольной линзы 6 (в приближении тонкой линзы) на изменение линейнок dD и угловой дисперсии

ЛП в центре отклоняющего магнита

/ записывается следующим образом:,„г дЭ(11,) - -а, — D(q,); л ?

ЛР (Ц,) = -à --D(g,), л

- коэффициенты матрицы перехода (синусная траектория а и ее производная а,. ) эт, точки расположения квадрупольной линзы до центра отклоня1 ющего дипольного магнита;

" дисперсия в точке расположения квадрупольной линзы 6, м;

1 — эффективная длина линзы м

Где а(, R

В(О,) ? 1 дВл L (=(— 1 (---

s> ax безразмерный параметр линзы,(положительному градиенту

9 дб„ / д Х соответствует фокусировка в плоскости поворота), характеризующий ее оптическую силу.

Если линза 6 установлена так, что набег фазы радиальных колебаний равен

7!, то коэффициенты матрицы перехода а,, и а, принимают вид

a, = 0; а. 1/а„, где а„ вЂ” коэффициент линейного увеличения матрицы перехода, Следовательно, включение одной лин» зы достаточно, чтобы удовлетворить условно (2). изменение градиента в з 14189 линзе (или ее оптической силы) при этом должно удовлетворять соотношеник

1 1 а, 1 — D(Q,) -sing, 5

Но линза 6 возмущает поперечное движение (в радиальной и вертикальной плоскостях) моноэнергетического пучка, что приводит к изменению поперечного размера пучка на облучаемом объекте, Чтобы устранить этот эффект, в ахроматическую систему введена еще одна квадрупольная линза 5, градиент в ко» торой имеет другой знак. Если матрица перехода между линзами по вертикали

15 и горизонтали имеет минус единичное преобразование

-1

1 (1 Й

dD) — D(Qg) p

401 - 0;

35 где Р((} ) — поперечная дисперсия в линзе 5.

Закон изменения градиента в линзах

5 и 6 в зависимости от угла g отклонения частиц в импульсном магните, 40 при котором отсутствует сепарация частиц после импульсного магнита, примет вид

2 и

-sin ц а„1

45 (D(Q,) + D(Q,)7

При малых углах отклоневия в ди-. польном магните (g c 250) то возмущение, вносимое первой линзой (по ходу пучка) на моноэнергетический лучок полностью устраняется второй

25 линзой. То есть возмущение поперечно го движения моноэнергетического пучка будет только между линзами 5 и 6.

Влияние квадрупольной линзы 5 на изменение дисперсии 4D и ее производI ной Д В в центре отклоняющего магнита запишется

Следовательно, величина поля в магните линейно связана с градиентом поля в линзах г (й) К)1 °

Вл 1„1. dH вр вр ах

Электромагнитные параметры линз и отклоняющего магнита можно подобрать так, чтобы их обмотки запитать от одного источника.

Параметры элементов поворотной ахроматической системы (количество магнитов, расстояние между ними, углы скосов в магнитах) выбраны так, что матрица перехода ахроматической системы как в радиальной, так и вертикальной плоскостях, имеет единичное преобразование. Это сделано исключительно с целью л:..чшего пояснения предлагаемого изобретения. То есть параметры пучка на входе в ахроматическую систему точно такие же, как и на выходе.

Квадрупольная линза 6 расположена на участке, где дисперсия D(Q ) равна

1 нулю. Линза 5 расположена на участке, где D(Q<) 40 см. Между линзами 5 и 6 матрица перехода по вертикали и горизонтали имеет минус единичное преобразование. Набег фазы радиальных колебании между линзой 6 и центром отклоняющего магнита 7 равен 1ц/х=1, На фиг.2 показана проводка пучка и ход дисперсной траектории для трех значении углов отклонения частиц в отклоняющем магните 7 (y = 20, (0, < = -20 ). Во всех режимах на выходе магнита 7 дисперсия отсутствует. При сканировании (фиг.2) огибающие пучка изменяются только на участке между линзами 5 и 6. Поперечный размер пучка на мишени 9 (облучаемом объекте) не зависит от разброса частиц по имгульсам и сохраняет свое значение при различных углах отклонения частиц в дипольном магните. формула изобретения л «й

В„1 вр

sin и

rye В„„

1M— врполе в дипольном магните, тhe эффективная длина дипольного магнита, м3 магнитная жесткость частиц, Тл и.

1. Устройство для формирования поля облучения, содержашее последовательно расположенные магнитную поворотную ахроматическую систему и импульсный отклоняющий магнит, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности параметров пучка на объекте облучения за счет устранения влияния разброса по энергии, в

1418×36

P,ð магнитная жесткость частиц у, T ì; коэффициент увеличения матрииз них поперечная дисперсия отлична от нуля, а матрица перехода S между центрами линз имеет вид

/ Х вЂ” градиент поля в импульсных квадрупольных линчах, Т„/м.

10 —

20 дВ (?А . -/В, (I) = const, (1 аВ (В(()+П((),))!

Ц =агсв п

1 В.9 Х . a д В „(I) /Д Х вЂ” градиент магнитного поля в линзах, ТА/м;

В (I) — магнитное поле в имм где

Составитель Е. Громов

Редактор Л.! ратилло Техред !!. Вере с Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4168/57 Тираж 832 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

<13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мягнчтнун поворотную ахроматическую систему введены две импульсные квядрупольные линзы, гряды-нты поля в которых равны по величине и противополож5 ны по знаку и расположенные тяк, что в месте размещения хотя бы одной при этом ближайшая к импульсному от клоняющему магниту квядрупольная линза расположена в софокусной точке цснтря этого магнита, я угол отклонения lf импульсного отклоняющего магнита удовлетворяет выражении где 1 — эффективная длина квядруполь- 25 ной линзы, D(01)

D((, >) — дисперсия в местах расположения импульсных квядрупольных (q2 цы перехода от центра квадрупольной линзы, ближайшей к импульсному отклоняющему магниту, до центра этого магнита;

2. Устройство по п.l, о т л и ч я ю щ е е с я тем, что импульсные квадрупольные линзы и импульсный отклоняющий магнит последовательно подключены к одному источнику питания, я параметры магнитного поля в этих элементах удовлетворяют соотношению пульсном отклоняющем магните, Т„;

I — ток от источника питания, А.