Способ накопления пучка ускоренных заряженных частиц
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения релятивистских пучков заряженных частиц с широким диапазоном применения, включая генерирование синхронного излучения Целью изобетен/я яеляегся повышение числа накопленных частиц. Для ускорения и накопления частиц используется система 3, расположенная между сллошым 1 и кольцевым 2. электромагнитами ведущего магнитного пола Инжекция частиц осуществляется из источника 4, расположенного в Центре системы. В процессе ускорения и вывода на орбиту накопления первой порции частиц магнитное поле электромагнита 1 нарастает во времени, после чего включается кольцевой магнит 2 и синхронно с нарастанием поля этого магнита начинает убывать поле магнита 1. В результате поле на орбите накопления сохраняется, а поле в центральной области уменьшается и система подготае(- ивзется к ускорению, и зыводу на орбиту накопления следующей порции частиц. Большое количество циклов в способе обеспечивает повышение числа накопленных частиц. 3 ил.
(19) 3Ц (и) (sz)s ноян
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУбЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ -..
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4456217/21 (22) 07.07.88 (46) 30.10.93 Бюл. Na 39-40 (72) Панасюк В.С. (54) СПОСОБ НАКОПЛЕНИЯ ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения релятивистских пучков. заряженных частиц с широким диапазоном применения, включая генерирование синхронного излучения. Цепью изобетения является повышение числа накопленных частиц. Для ускорения и накопления частиц используется система
3, расположенная между сплошым 1 и кольцевым 2 электромагнитами ведущего магнитного поля. Инжекция частиц осуществляется из источника 4, расположенного в центре системы В процессе уа<орения и вывода на орбиту накопления первой порции частиц магнитное .лоле электромагнита 1 нарастает во времени, после чего включается кольцевой магнит 2 и синхронно с нарастанием поля этого магнита начинает убывать поле магнита 1. В результате поле на орбите накопления сохраняется, а поле в центральной области уменьшается и система подготав,".ивается к ускорению. и выводу на орбиту накопления следукицей порции частиц. Большое количество циклон в способе обеспечивает повышение числа накопленных частиц. 3 ил.
1632348
Ф, ведущего магнитного поля сплошного алек- зн ромагнита 1 в интервале времени tl-to от ю
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения релятивистских пучков заряженных частиц широкОГО диапазона их приме" н ения, включая генерирование синхротронного излучения.
Целью изобретения является повышение числа накопленных частиц йа фиг. 1 схематически изображено устройство для реализации способа в разрезе по медианной плоскости с траекторией движения ускОренных частиц, "Н8 фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 показаны вр8м8нны8 диаграммы процессов, flpol1cxo" дящих при реализации способа, устройство для реализации способа содержит сплошной электромагнит 1 ведущего магнитного поля, который может быть безжелезным со сверхпроводящей обмоткОЙ или с железным сердечникОм, находя щийся между его полюсами кольцевой электромагнит 2 ведущего магнитного поля, а также расположенную в медианной плоскости электромагнитов 1 и 2 дуантную резонансную систему 3, возбуждающую 25 ускоряющее СВЧ-лоле в устройстве. В центре системы 3 находится источник 4 заряженных частиц. Позицией 5 на фиг. 1
О9означена траектория движения заряженных частиц в процессе ускорения и перехо- ЗО да их на релятивистскую орбиту 6, радиус которой соответствует среднему радиусу кольцевого электромагнита 2. В устройство может быть введен дополнительный резо- натор 7 типа четвертьволнового резонатора 35
ТЕМ-волны с боковь|м вырезом. который может быть установлен на орбите 6 в месте, свободном от дуантной системы 3, для компенсации потерь энергии накопленного пучка от радиационного трения (синхрот- 40 ронного излучения). На фиг. 1 и 2 источники питания (и обмотки) электромагнитов и
СВЧ-системы не показаны. Система 3 и источник 4 находятся в вакуумированном корпусе.
Способ осуществляют следующим образам.
Подают от источников энергию в обмотки электромагнитов и в дуантную СВЧ-систему. Из источника 4 заряженных частиц в 50 центральную область переменного во spe- мени ведущего магнитного поля сплошного электромагнита 1, в середину ускоряющей щели дуантной резонансной системы 3 вводится в момент to первая порция частиц тепловых скоростей — импульс i et (фиг. Ç,д).
Процесс ускорения первой порции частиц осуществляют увеличением индукции Вф) начального значения ВО(фиг, З,а), соответствующего циклотронному резонансу зар;.,— женных частиц (определяемому любым известным методом, например, с помощью датчика магнитного поля), и при воздействии на порцию частиц также полем Е (фиг.
3,r), дуантной СВЧ-системы 3. В процессе ускорения частиц по траектории 5 осуществляют их введение на релятивистскую орбиту 6, являющуюся одновременно орбитой накопления пучка, что соответствует моменту времени и значению магнитного поля В >.
Для уменьшения радиально-фазовых колебаний на орбите 6 данной порции частиц, необходимого для подготовки приема на орбиту следующей порции частиц при их накоплении, осуществляют в интервале времени 12-11 воздействие на порцию час- тиц дополнительным ведущим магнитным полем Вк(т) (фиг, З,б), возбуждаемым с момента времени tl кольцевым электромагнитом 2. При этом в интервале времени tz-tl поле В(т) сплошного электромагнита 1 уменьшают до значения Вр и одновременно увеличивают поле BK(t) кольцевого электромагнита 2, причем в интервале t2 t> суммарное поле Я Вк+Вр) (фиг. З,в) на орбите накопления не падает ниже уровня В1, а в момент времени тз достигает значения Bq u обеспечивает в интервале тз-ц уменьшение радиально"фазовых колебаний первой порции частиц на орбите 6, радиус которой совпадает со средним радиусом R кольцевого электромагнита 2 (что можно известным образом проконтролировать по величине поперечного размера пучка, например с помощыб экрана телевизора, передающего информацию о размере пучка по его свечению).
В момент времени tz вводят-вторую порцию частиц, включая источник 4 Вс+Вк), значение которого s момент времени t4 доводят до ранее полученного значения В1 (соответствующим уменьшением поля В (1) ) в интервале t4 — тэ, когда первая порция частиц достигла релятивистской орбиты в момент времени t4. Далее для уменьшения радиально-фазовых колебаний предыдущей порции частиц в интервале времени тб-t4 поле Bc(t) сплошного электромагнита 1 понижают (e интервале t".--t4) дс ачения Вр в момент времени t; и включат в этот момент источник частиц I„.>. Но 1632348 6 суммарное поле (Вс+ Вк) в кольцевом электромагните 2 не опускается ниже значения В> благодаря включению в момент ц поля В () кольцевого электромагнита 2 (достигающего в момент ts значения Вр), при этом к моменту времени тв значение QBe+HQ достигает В2, обеспечивая в интервале времени тв-т5 уменьшение радиальнофазовых колебаний второй порции частиц. После этого вводят в момент времени t> третью порцию и в соответствующие моменты времени поступающие порции частиц, повторяя для каждой из порций весь цикл операций, аналогичных операциям для второй порции частиц в интервале времени 15 И-П, Поскольку ускоряющее напряжение вдоль дуантной,системы 3 распределено по косинусоиде и на орбите накопления составляет третью часть от максимума, а мощ- 20 ность потерь на компенсацию синхротронного излучения значительно больше в накопленном пучке на орбите накопления в случае, если необходимо компенсировать эти потери, можно 25 использовать резонатор 7. установленный вне дуантной системы на орбите 6 накопле- —. циклов ускорения для каждой новой пор30. ции частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения числа накопленных частиц, СВЧ-поле для ускорения и накопления частиц возбуждают с помощью общего для обеих зон источника и формируют магнит35 ное.поле зоны ускорения и зоны накопле-, ния с общей кольцевой границей, при этом в момент перевода частиц из зоны ускорения в зону накопления магнитные поля обеих эон на общей границе возбуждают с 40 одинаковой величиной напряженности. СПОСОБ НАКОПЛЕНИЯ ПУЧКА УСКОРЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, включающий повышение энергии частиц в зоне ускорения в переменном во времени магнитном поле и резонансном СВЧ-поле, перевод,их в зону накопления, также содержащую переменное во времени магнитное поле и резонансное СВЧ-поле, и увеличение числа частиц в зоне накопления путем ° периодического повторения Формула изобретения ния, с помощью которого на орбиту накопления вводят дополнительную СВЧ-мощность. Сравнение с прототипом показывает, что потери частиц при вводе пучка на релятивистскую орбиту в прототипе благодаря энергетическому разбросу составляют около 50 (от предварительно ускоренного пучка, В данном способе при вакууме порядка 10 мм рт,ст. потери частиц отсутствуют, Энергетический разброс их здесь не имеет значения. Таким образом. предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом sa счет ускорения и накопления пучка в одной и той же описанной СВЧ-ускоряющей системе в суммарном ведущем магнитном поле увеличить интенсивность накопления не менее. чем в два раза, что позволяет уменьшить время накопления при более простой аппаратурной реализации способа. (56) Адо Ю.М. Атомная энергия, 1962, т. 12, в. 1, с. 54. Авторское свидетельство СССР М 1132784, кл. Н 05 Н 13/00, 1982. 1632348 Производственно-издагельский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Редактор Т.Лошкарева Заказ 3193 Составитель H.Êàòèíîâà Техред M.Mîðãåíòçë Корректор. П. Гереши Тираж . Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
