Магнитная фокусирующая система циклического ускорителя
Изобретениа относится к ускорительной тех1-гике м может быть использовано для спздзнип циклических ускорителей электронных ПУЧКОВ с током порядка нескольких , ускоренных до энергии порядка несм Сльких сетей МэВ. Целью изобретения является улучи ение мяссогабзритных и энергетических характеристик системы. Кй; ;птнал фокусирующая система содер- ;к-г:- пэкуумную камеру 1. магниты 2 и 3 с противоположным направлением ин укции продольного магнитного поля, , -елейные свободными промежутками 4. у.: ojpr-i.-OLMMMM зазорами 5, на которые подаются спьгхронные импульсы ускоряющего пспг,, транспортные каналы системы зводэ 6, вывода 7. 1 ил.
сО}О3 совртских (О! }И! ЬЛИСТИЦЕСКИХ != .<1УоЛИК! f }"„- ia 7 jjo
ГОСУЗЛРС. :БЕ1 — !.-!Ци КО}РИ,-,::- }
ПО ИЗОРР -,Pf-fy>pe И . ТКР}, T}qqfr;
Г}Р,j «j i } « .) В, ig,:„- л Я н, В . Н, Кз н У н H 3.:.< 0 в, А, В, i+j fif !if B H !<0 }:": Л.г" .. РОГИНСКИЙ :;53) 62 },ЗР4.6(//ВЯ.8) i561 }}}пг} -!}=! I} Д, i- I::...ñ ", 0}i }С «/}/ па}-уу апД Зуаве,-:. Веа11ПО :äf; - <0f. а } .}01-.:— С ог}ЕП ., ГЗСЕТГЗС !паол .10П ЗССЕ1 Гз,ОГЗ PartiC!}B Ассе B:"Btагв 15, 221, i 9}. 4. /<вторское свидетельства СССР «! дГГ/72Р;.!1 !, *}«,;; i f !Г)п };,Г27 «} „-й) М /. Г;-}1 I IT!; à «! Е }3(: ",, «NPN/1м, i!,Àë СИ С ЕЦД If }Ki}NNE<, (0РС УС!< .}}РИТЕ/}Л 57) Ызаба"=.-:,ение от:-.Осится к ускорительной техн}ике и мажет быть использовано для Изобретение относится к ускорительНоА технике, B частности K циклическим ускорителям злехтрОHHblх пучка;:. Изабретени}е f" 0:-- .;-BT бь!Tь ис 1алb30BBHO для сбздания ци.",!>è-!ес,<их ус!<ари-,елей зле;TpOHHb;x гр,яков с —:а<ам порядка неСКОЛЬКИХ G."X}!BP, УСКООЯС rib}X До ЭНЕРГИИ 00 рядка нескольких сатен Ь эБ. Цель изобретения — улучшение массогабаритных и знерегетических характеристик СИСТЕМЫ, Нр цс рТрх<8 iicху,«,ати;:.}на }лзобрах<ена магнитная Фокусиау}ащая система цикличеcKoго ус}<поит еrfя Магнитная фскус| 1".у!Ощая система содержит вакуумную камеру(кольцевой канал) 1, магниты 2,3 с попарно противоположным нзправлениBМ индукции продольнОГО мдГнитногс поля, разделенные свободными промежутками 4, ускоряющими зазорами 5; на которые подаются синхронные импульсы :,. f „, 16996О7 Al ".—:--.з- .:л ц-,};ли«ecKax ускорителей злект00HH:= х и, }Чав с током порядка нескольких -"-:..: -".. -.:::;;КоpB;нь}х до энергии порядка нес }:.О.—; —.:-;:.::.-.. Са ен МзБ. Делью изобретения яв.;я:=,:;.;: улучгление массогабаритных и з :е3ГB". } ч:-cKиx характеристик системы. } ..-. —,::.,-}ая фокусирующая система содер;-..;-Kуумную камеру 1. Магниты 2 и 3 с и-,: -.!ë. 0 противоположным направлением ! 1Н л,,}КО}!!И Г}РОДОЛЬНОГО МЗГНИТНОГО ПОЛЯ, =;-"л-.-. нные свободными промежутками 4,,:...з-.:.Ощими зазорами 5, на которые падак}тся синхронные импульсь! ускоряющего п-а;-.,"„трансг о„}тные каналы системы ввода 6. вывода 7. 1 ил, ускаряющеГО пОля, трзнсг}ортные каналы ,",.-;":TB. в Яа,} а 6 и вывода 7. " . Зг}-: итна я Система работает следую; -гак 1/с коряемых частиц попадает из с,.—:- :-<ы ввода 6 в KonbLIBBoé канаг 1 ускоо.,:е;:я, .:, катарам удер.кивается заварачива:.О}в}}м МЗГнитным полем, синхронна из:;еня::Oöë!1cÿ с знергией частиц. Фокусировка пучка асу}}1ествляется маГнитами 2,3 с попарно поат!1вополажным направлением инду:;ци, поодольного магнигчого поля, p=.зqB/ic -ными промежутками 4, свобг, ными: — ма-нитного поля. Ускорение пучка Об Г .:-:!.1ваетс}1:CKаря}ощими зазорами 5, н; =;,.";.-,.:.}-"- Г}ада}зтся импульсы ускоряю}цеГа -;.:";:-. ..-:":,«!ия с частотой абрац ения пучка. Расчетнь}е саотноаения для выбора параметров системы Фокусировки получаем из урав BH!4! ; движения частиц в транспОрт H0K канале ус}<арителя C продалbHbfv фокусирую(цим и вертикальным зая01)ав(и!за(ощим маГнитыми полями д А, ()у f S — +f2 Х+Q- — в -- ;;(S) > (1! 5 — —, +ГЩу+Й =- t (5), 1,".! (1 К (fX dS2 - dS y . Где к, у — поперечные Отклонения частицы От Оси ускорителя, S длина дуГи Оси в/скОрителя, выбранная н качестве независимой 1О 1 переменной, М,K= —, — кривизна канала 1/м, «в Й радиус кривианы, М,P - = v/f,, с cl(орг)Гть СВЕта, М/С, 3j — СКОРСС. Ь -:.;(,ТИ(в«Ы НД()ЛЬ ОСИ «/скорителя, м/с. .> ГЯ =- 12 (1 — и ) -- .:(4;< ., Р) Г(л) =: !(, n Гй<у ,2 . 2„ 2 и >в « > где и = показ()тель спада fionepeHI>o 3НВОра:(Ива!ОщЕГО МЗГНИ-:-!ОГО Г!()ЛЯ Р Ь В >в! «9 P«е 81 (» В1 (3x g — (н ) my/ Ггде 8 — индукция фокусируюгцего поля, (л, .25 т е масса покоя, кг, и эаряа, частиц, к, урЕЛЯТ)4(3ИСТСКИй фактор., Т;., 5), в".,(Я) — ОтГа-:0 IOIO(цие силы об)icj!08(IP;!In-.I(- («f!) I вов аь4И в ег;в,. ЧИ((Е 3!lepf ИИ (аСТ)в I, и, 33f!0p3 44(I&fOII.,ЕГО МаГНИТНОГО Г1ЙЛЯ Г!НРаМЕТРЫ ;,в И а ;, у )Ол ностью ОГ(ределя ioicf! Кулоновскими сила М «4 ПРО(ТРа В(СТН Р Н В!0 !.O за-,Я т; . (" В(В)та". Х(ОСТКОCTN n On(: pe(Ь! ЫХ СИЛ Оди . I;„»КОНЬ«ЫИ 2 2 2 (О)в =- ((>у = q, ЧТО !4МЕЕТ М(!СТО П!)и П =: 1 i ) И )в >3 М;„= ((. !<у =- аР И ИСПОЛЬЗУЯ ЗаМЕНУ ПЕ",)ЕМЕНи Q ° м ), -!" 1«3> вв> «(> @ (-" Z Q»..в ° t в ) (i Праобраэуаь>! « !4C» QM«i уравнн!ВИй I) (О) в>»дJ (!СМЧ УРЯНа(они«о — -- —.- -1-(:(, « з f=f(S)(".а (—, (,!г-)в:: «,,(8 1 (l п ГД6 . в о в)(З) — 4 +, (и f(S) = 4(Я) ffy(S ), (1О) Устойчивость движения частиц в идеальном ускорителе Определяется ус.гойчи- " Востьк) решений ОднОрОдllой части уравнения(8) () Ю/ — +ОР()iz --(1 (1:) d S2 5ОтнОсящеГОСЯ к yP66! I(.Iff>If!f4 Хилла, Фокусиру(ощий канал состоит из последовательнос)(4 ма«питон, разделе! !ых проме)куткамй, свободными oi ма Гнитн ОГО noJlA, причем н каждом из 2-х соседних магнитон векторы индукции продольного стаЦИОНЗРНОГО i«4r)l ÍÈÒÍOÃO ПОЛЯ НаПРавле)!Ы В противоположные стороны. Реверсы фокусирующего поля необходимы для устранения дрейфа частиц с энергией. отличающийся от равновесной. Жесткость фокусирующей силы, зянисящая от квадрата индукции полл, периодически пульсирует по длине ускорителя. Б качестве математической модели МажНО Св(нтать, Чте ПЕРИОД фОКУСИРОНКИ СОстоит из двух участков, на одном из которых квадрат индукции поля постоянен Б ("-. ;— =- В = const, на другом — В (S) = О. Ре(ная уравнение (1 f) матричным метоДОМ, НайДЕМ Iih Pàæe,-IИЕ ДЛЯ ПаРаМЕТРа Кв/ранта Qj (1 СОН ((=- Со", в"2 — -"--,— Sfn (/, (12) Г 4 ijrj = —.— (13) Гд» и набег <1» 33! Ой 3 ронных коле(23!ч>!Й На ПЕрв>10дн фОК (СИронКИ, 1S - дЛИНа МГГНИТа, 1;j длина ув(>«(стка, снободнО в. «)T поля, При выводе (12) мы пренебрегли величиной (12, учитына(ощей действие слабой фокусировки и кулононских сил, по сравнению с жесткостью г)редон! Ной фок«уси()овв(!4 (У/4, И3 усЛОВИЯ уСТОйЧИНОСТИ рнцвeÍI4é ураВНЕНИЯ 11) ! Со"->j(! (1следусг огра гичение на параметры фокусипонки. l. jTi =. (j9 2;,>;, + т:.в Й1 (I >Л вЂ” а«в,н!>3 — Гв! — — >", P --, ((5 1«+p 4 i (p6 Iil — л!Обое число целое. CoUIBcHo изобретениво величина и. выбирается равной Н)>ЛЮ, ЧТО дае в дЛЯ вн ОГраНИЧОН ИЕ (! in С 7 (/ (6) Подставляя B (16) соотно нен(46 !б) (f"„1) «1ь), Окончательно получим 0HtS . - P0 > 4 (17) 3 процессе ускорения пар(метр i/2 меняется вследствие стационар ости инду,;ции поля 8, обратно nponopu,«OI-IЛ I!.IIO энергии Однако устойчивОсть дви)кения частиц при =- ом не !(аруи)ается, а меняется только x(eсткость фокусировки. .1pl4IIÖf4ÏÈr)ËÜÍÝß О(ОбЕННО(ТЬ ПредЛа гаемой фохусирующей системы циклического ускорителя, отлича!Ощая ее от фокусирующих систем классических цикли- . ческих ускорителей, состоит в измене! .ии в иМ процессе ускорения в личины Q =2_#_ Где Й вЂ” ЧИСЛО ПЕрИОдон в(«ок)>в Ивв30ВКИ На кольце ускорителя, н Гнирг)ких пределах. с пересечением больвого числа целых и параметрических резонансов. Резонансная рзс1500007 КаЧКа ПУЧка ПРЕД »ВРаЩЯЕтСЯ ПРаВИЛЬНЫМ выбором темпа и длигельности ускорения. Детальные численные исследования динамики пучка с учетом эффек Гав слабой фокусировки, кулоновс КОГО =. BB èì011eécòeèr», влияния случайных ошибок заворачива1ощего и Фокусиру101дего полей, смещений v. перекосов магнитов показали, что при темпе ускорения в нескольк", МэВ на оборот и при длительности ускорения Г!Орядка 100200 оборотов, резонансна раскачка пучка не проявляется при допусках на случайные относительные Ошибки заворачивающего и фокусирующего полей порядка 1%, что не представляет больших технических трудностей для их реализации. Для достижения поставленных целей необходимо также правильно выбрэть длину кольца транспортного канала для обеспечения, с одной стороны, достаточной жесткости фокусиров".v, а с другой, правильного сочетания пар".ме Гров фокусирующей системы с параметрами ускоряющей системы. На длину кольца накладываются ограничения снизу и сверху. Требование, чтобы жесткость фокусировки Q при конечной энергии оставалась достаточно большой, QK < 5, пгиводит к огоаничению длины снизу. Учитывая, что при ohicovoé энергии й4 u p —, запишел» услов1 е 0<с> 5 в следующем виде; 20 л (4 + 1(») ir,yg,с eBts где ) к Д вЂ” релятивистские параметры частицы при конечной энергии, Ограничение сверху связано с выбранным временем ускорения yck, максимально достижимым набором энергии эа один оборотЛБ ь и с конечной энергией ек, его можно записать как (-1 636 С туск к В резульгаге о<раничение на длину кольца фокусирующей системы принимает СЛЕД1эоаий ВИД: «0 . т i; -<- .<<+m) g9gc Д е<у С 71щ( — Fr< где 4 + !» — составляет длину периода фокусио -, ю<цей сис ieMb!, м. Формула изобретения УЯГ1»итная фокусиру1сщзя система цикл;:ier;Äoro ус: 0- 1теля ил1пульсного сильно\0 ИЭЛг,ЭНЯНЗЩИМСЯ В ПРОЦЕССЕ УСКО ehIÈq заВOрачивающим поперечным магнитнь м полем, 15 включаlolцзя СРвокупнОсть фокусиру10щих магни;ог. с продольнь<м стационарным реверси,,-»i le магнитным полем и систему пи rB!1ия, тл и 1а ющ а я с я тем,что, с целью gild :I Г) I З0 0 - — - -- — „- < " arcs! r((1 + (— -- -=, )" ) 2 глфС2 4 гп1Р1.. 20л ГП1 1,< кс (!s +1<») c Леон впуск ! Де йг г< максимально ДОстижимый набор 1 ° энерг. и за один оборот, е, m — соотпетствен1»о заряд, Кл, и масса, кг, час <иц, с — скорость света, м,/с, < к„— гоне <ная энергия частиц, МэВ,, — вРЕмЯ УСКОРЕН j <)к, P,PK, — фактор лоренца и атнос»renI,rIBr скорость частиц при начальной v, конечной энергиях соотве Гственно.
