Импульсный линейный ускоритель протонов

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при.разработке ускорителей протонов для физических экспериментов . Цель изобретения - улучше1в1е регулировки тока пучка, повышение J4 его плотности и средней мощности. Ускоритель содержит импульсный источник 1 плазмы с системой импульсного напуска водорода и с управляющей магнитной линзой 2. Система предварительного формирования пучка диодного типа образована электродами 3, 4. Трубка 5 дрейфа электрически соединена с входным электродом высоковольтной ускоряющей системы 6 и изолирована от электрода 4. Источник 9 выполнен регулируемым по напряжению V в диапазоне от - 100 В до + 200 В относительно его полюса, подключенного к входному электроду системы (ц Внутренний диаметр d трубки 5 дрейфа равен диаметру отверстия в электроде 4. Длина L трубки 5 дрейфа удовлетворяет условию 3d 5L 6d. Такое выполнение устройства обеспечивает повышение в 3-4 раза плотности тока в кроссовере, позволяет в 4-5 раз поднять частоту запусков ускорителя. 1 ил. i k СО 4 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5) )5 Н 05 Н 9/02

) ", (t

3

° 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД АРСТВЕННЬЗЙ НОМИТЕТ

ПЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГИЯМ

flPH ГКНТ СССР ю (46) 07.06.90. Бюл. Р 2I (21) 4174185/24-21 (22) 06.01.87 (71) Институт химической кинетики и горения СО АН СССР (72) В.Н.Гетман и О.Я.Савченко (53) 621.384.6 (088.8) (56) Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. — М.:

Атомиздат, 1972.

Баткин В.И. и др. Источник протонов с регулируемым током для электростатического ускорителя -. Вопросы атомной науки и техники, сер: Техника физического эксперимента, 1985, вып.

1/22, с. 36. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

ПРОТОНОВ .(57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при.разработке ускбрителей протонов для физических экспериментов. Цель изобретения - улучшение регулировки тока пучка, повышение

„.SU„„1494840 А1

его плотности и средней мощности.

Ускоритель содержит импульсный источник 1 плазмы с системой импульсного напуска водорода и с управляющей магнитной линзой 2. Система предварительного формирования пучка диод-! ного типа образована электродами 3, 4. Трубка 5 дрейфа электрически соединена с входным электродом высоковольтной ускорякщей системы 6 и изолирована от электрода 4. Источник 9 выполнен регулируемым по напряжению

V в диапазоне от — 100 В до + 200.В относительно его полюса, подключенного к входному электроду системы 6

Внутренний диаметр d трубки 5 дрейфа равен диаметру отверстия в электроде

4, Длина Ь трубки 5 дрейфа удовлетворяет условию 34 c L c 6d Такое выполнение устройства обеспечивает повышение в 3-4 раза плотности тока в кроссовере, позволяет в 4-5 раз поднять частоту запусков ускорителя.

1 ил.

1494840

И.оберет нне относится к ускорительной технике н может быть использовано при разработке ускорителей протонов для целей физического эксперимента.

Цепью изобретения является улучшение регулировки тока пучка, повькпение его плотности и средней мощности.

На чертеже изображена конструк- 10 тинная схема импульсного линейного ускорителя протонов.

Ускоритель содержит импульсный дуговой источник 1 плазмы (Н е ) с ! системой импульсного напуска водоро- 15 да (Н„) и управляющей магнитной линзой 2. Система предварительного формирования пучка диодного типа образова" на электродами 3, 4, отверстия в которых затянуты сетками. Трубка 5 дрей- .20 фа одним концом электрически соединена с вхолным электродом нысоконольт-. иой ускоряющей системы 6, а другой ее конец закреплен на выходном электроде 4 системы предварительного формирования пучка и изолирован от него.

Ускоритель снабжен источниками питания. элементами 7 и 8 диагностики пучка (H ) и дополнит льным источником 9 питания, один полюс которого 30 подключен к входному электроду высоковольтной ускорякицей системы 6, а другой — к ньгходному электроду 4 системы предварительного формирования пучка. 35

Источник 9 выполнен регул рукщим по напряжению Ч в диапазоне от

100 В до 200 В относительно полюса, подключенного к входному электроду высоковольтной ускоряющей сис- 40 темы 6. Внутренний диаметр d (мJ трубки 5 дрейфа равен диаметру отверстия выходного электрода 4 системы предварительного формирования пучка, а длина L 1м1 трубки 5 дрей- 45 фа удовлетворяет условию 34 ñ Ь с 6й.

Стрелками на чертеже показана траекториЗ ионов.

Устройство работает оледукщим образом, 50

Включают источник 1 плазмы (Н+е ), систему импульсного напуска водорода (Н, ), управляющую магнитную линзу

2, а также систему предварительного формирования пучка,, высоковольтную ускоряющую систему 6 н дополнительный источник 9 питания. При этом пучок протонов Н+ поступает в трубку

5 дрейфа, в которой формируется пучок вторичных злек тронов, наиранпенньп 1 нэ трубки н источник 1 плаэмь1.

Включают элементы 7 н 8 диагностики пучка (Н+) и регулируют напряжение

V источника 9. При этом осуществляют управление величиной потока электронов и трубки 5 дрейфа и тем самым обеспечивают приращение тока протонов н первичном пучке, регулируют величину потерь протонон на стенках трубки 5 дрейфа, форму распределения плотности тока в пучке и стабилизируют положение центра тяжести пучка.

Таким образом, достигается дополнительная степень ноэдейстния на пучок, что упрощает регулировку тока. Чтобы исключить искажение фазового портрета пучка при его транспортировке, диаметр трубки 5 дрейфа выбирают равным диаметру отверстия выходного электрода системы предварительного формирования пучка, а ее длина 1 должна удовлетворять

1 условию Ь ) ЗА. При 1 6d фазовый портрет пучка практически не меняется, однако возрастают потери частиц на стенках трубки 5 дрейфа, что ограничинает предел регулировки тока пучка ионов. Указанные ограничения были установлены экспериментально.

Наличие дополнительной регулировки с помощью обратного потока вторичных электронов позволяет приблизить" ся к оптимальному набору характеристик пучка, подаваемого на вход высоковольтной ускорякщей системы, устранить эллиптичность потока и существенно понысить плотность тока ускоренного пучка протонов. Удаленность выс9ковольтной ускоряющей системы от источника 1 позволяет снизить нмпульсное давление водорода и количество примесей, образующихся вследствие ионизации газа при доускорении пучка не менее, чем в 10 раз.

В таблице приведены характеристики ускоренного пучка, полученные в известном и предлагаемом вариантах ускорителя. формула изобретения

Импульсный линейный ускоритель протонов, содержащий импульсный дуго вой источник плазмы с системой импульсного напуска водорода и с управ-.

1494840

Известный

Предлагаемый

Характеристики ускорителя

1,7

3,5

I,05

1,5

0,01

430

0,1

101 мА/см

О, 1k*

0902*

Гц

* — ограничена временем восстановления источника после его облучения обратным потоком жестких электронов;

** — ограничена скоростью откачки. Условия на откачку в обоих вариантах одинаковые.

Составитель Р. Самошенков

Техред А. Кравчук Корректор Л. Бескид

Редактор Н.Каменская

Заказ 2029 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ъ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарийа.,101 лякщей магнитной линэой, систему ,предварительного формирования пучка диодного типа, отверстия которой закрыты сетками, высоковольтную ускоряющую систему и элементы диагностики пучка и источники питания, о т л и чающий с я тем, что, с целью улучшения регулировки тока пучка, повышения его плотности и средней мощности, введены дополнительный источник питания, трубка дрейфа, один конец которой электрически соединен с входным электродом выс ок о вольт ной ускоряющей системы, а другой закреплен на выходном электроде системы предварительного формирования пучка и изолирован от него, дополнительный

Ток в пучке, мА

Длительность импульса, Ток дугового разряда, А

Примеси в первичном пучке, Примеси, образующиеся при доускорении пучка, 7

Ширина профиля на полувысоте в кроссовере, мм

Эллиптичность профиля, равная отношению ширин в двух взаимно ортогональных проекциях

Поперечное движение центра тяжести ускоренного пучка, мм/мкс

Плотность тока в кроссдвере, Частота запусков ускорителя, источник питания одним полюсам подключен к входному электроду высоковольтной ускоряющей системы, а др у5 гим - к выходному электроду системы предварительного формирования пучка, причем дополнительный источник пита- ния выполнен регулируемым по напря кению в диапазоне от — 100 В до

+ 200 В относительно "полюса, подключенного к входному электроду высоко-, вольтной ускоряющей системы, причем внутренний диаметр d м отрубки дрейфа равен диаметру отверстия выходного

15 электрода системы предварительного формирования пучка, а длина Ь м1трубки дрейфа удовлетворяет условию

3d c L g 6d,