Многооборотный ускоритель-рекуператор



Многооборотный ускоритель-рекуператор
Многооборотный ускоритель-рекуператор
Многооборотный ускоритель-рекуператор
Многооборотный ускоритель-рекуператор

 


Владельцы патента RU 2426282:

Учреждение Российской академии наук Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН (ИЯФ СО РАН) (RU)

Использование относится к ускорительной технике, источникам излучения, ускорителям-рекуператорам. Многооборотный ускоритель-рекуператор с отдельными дорожками для ускоряемых и замедляемых частиц. Изобретение направлено на обеспечение независимого управления ускоряемыми и замедляемыми частицами, в частности независимую фокусировку и коррекцию траекторий частиц. 4 ил.

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителей-рекуператоров. Наиболее перспективным применением последних является создание новых источников электромагнитного излучения.

Ускорители-рекуператоры отличаются от других типов ускорителей тем, что заряженные частицы в них сначала ускоряются (например, в высокочастотных резонаторах), затем используются, например, для генерации электромагнитного излучения, после чего снова замедляются, возвращая энергию в ускоряющую систему. Одна из возможных схем такого ускорителя-рекуператора показана на фиг.1. Для сокращения размеров ускоряющей системы (высокочастотных резонаторов) могут использоваться схемы с многократным прохождением пучка через ускоряющую систему, как это показано на фиг.2. Пример такой установки - Новосибирский лазер на свободных электронах (Gavrilov N.G. et al., Status of the Novosibirsk high-power terahertz FEL. Nuclear instruments and methods in physics research. Sec. A. - 2007. - Vol.575, No 1/2. - P.54-57). Это устройство было выбрано в качестве прототипа. Принципиальное отличие предлагаемого устройства от прототипа - наличие отдельных дорожек для ускоряемых и замедляемых частиц. Использование такой системы позволяет разделить ускоряемые и замедляемые частицы, что обеспечивает независимое управление ускоряемыми и замедляемыми частицами, в частности независимые фокусировку и коррекцию траекторий и длины дорожек.

Техническим результатом изобретения можно считать получение необходимых параметров пучка.

На фиг.1 схематически изображен однооборотный ускоритель-рекуператор, на фиг.2 - схема многооборотного ускорителя-рекуператора, на фиг.3 представлен многооборотный ускоритель-рекуператор с двумя ускоряющими системами и отдельными электронно-оптическими каналами для ускоряемых и замедляемых частиц, на фиг.4 изображена еще одна возможная геометрическая конфигурация ускорителя-рекуператора с разделенными электронно-оптческими каналами для ускоряемых и замедляемых частиц, использующая четыре ускоряющие структуры. На всех фигурах схематично изображены: 1 - инжектор электронов низкой энергии, 2 - ускоряющая система, 3 - устройство, использующее электроны (например, ондулятор), 4 - поглотитель замедленных электронов.

Один из вариантов реализации данного устройства схематично представлен на фиг.3. Пучок электронов с энергией E0 из инжектора 1 попадает в первую ускоряющую структуру 2, где энергия частиц увеличивается на некоторую величину ΔE, затем система поворотных магнитов направляет пучок во вторую ускоряющую структуру 2, где энергия частиц снова увеличивается на ΔE. Аналогичным образом частицы, проходя еще раз через обе ускоряющие структуры, приобретают энергию E0+5ΔE. После этого пучок используется в устройстве 3 и опять поступает в первую ускоряющую структуру. Длина магнитной дорожки, где стоит устройство 3, выбирается так, что электронные сгустки проходят ускоряющую структуру в тормозящем поле. Тогда после прохождения первой ускоряющей структуры частицы имеют энергию E0+4ΔE. Эта энергия отличается от энергий E0+ΔE, E0+3ΔE и E0+5ΔE других частиц на выходе первой ускоряющей структуры. Поэтому замедляемый пучок может быть направлен во вторую ускоряющую структуру по отдельному электронно-оптическому каналу. Легко видеть, что в процессе дальнейшего замедления энергия замедляемых частиц на выходе из ускоряющей структуры будет значительно (не менее чем на ΔE) отличаться от энергий частиц в других пучках. Это обстоятельство позволяет использовать для каждого пучка свой отдельный электронно-оптический канал. После последнего прохождения через первую ускоряющую структуру пучок с энергией инжекции E0 направляется в поглотитель 4.

Использование отдельных электронно-оптических каналов позволяет независимо настраивать длины последних и корректировать траектории всех пучков. Кроме того, электронно-оптические системы для ускоряемых и замедляемых пучков могут сильно отличаться. Это важно, например, если устройство 3 является лазером на свободных электронах. В этом случае электронная оптика при ускорении должна обеспечивать оптимальную группировку и сохранение эмиттансов, а при замедлении - прохождение отработанного пучка с большим энергетическим разбросом. Значительно упрощается и диагностика пучков.

Существуют и другие возможные геометрические конфигурации ускорителя, использующие тот же принцип разделения ускоренного и замедленного пучка. Схема такого устройства с четырьмя линейными ускорителями представлена на фиг.4.

Многооборотный ускоритель-рекуператор, отличающийся тем, что он содержит отдельные электронно-оптические каналы для ускоряемых и замедляемых частиц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к конструктивным элементам формирующей линии сильноточных импульсных ускорителей. .

Изобретение относится к области лабораторной техники и может быть использовано при создании новых приборов в технике и медицине. .

Изобретение относится к области технической физики, в частности к ускорителям легких ионов, и может быть использовано в качестве генератора нейтронов. .

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. .

Изобретение относится к ускорителям пучков заряженных частиц, в частности электронов, и может быть использовано в физике, химии и медицине. .

Изобретение относится к ускорительной технике, а конкретнее к ускорителям, применяемым для осуществления управляемой реакции термоядерного синтеза. .

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц постоянным во времени электрическим полем, решает задачу ускорения и одновременной сильной фокусировки заряженных частиц и может быть использовано в электрических ускорителях прямого действия для получения пучков заряженных частиц большой интенсивности.

Изобретение относится к ускорительной технике, а конкретнее - к ускорителям, применяемым для осуществления управляемой реакции термоядерного синтеза. .

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для формирования пучка электронов. .

Излучающая трубка (4) для направления луча (10) заряженных частиц, содержащая окружающий непосредственно направляющий луч полый объем (8) полый цилиндрический изоляционный сердечник (6), который образован из диэлектрически действующей несущей подложки (14) и удерживаемого на ней электрического проводника (16), и металлический корпус (5), окружающий изоляционный сердечник (6), при этом проводник (16) разделен на множество проводящих петель (20), которые полностью проходят по периметру изоляционного сердечника (6) в различных осевых положениях и которые соединены гальванически друг с другом, причем проводник (16) по меньшей мере в двух расположенных на расстоянии друг от друга точках, в частности на стороне концов, гальванически соединен с корпусом (5), причем в несущую подложку (14) введены металлические слои, расположенные друг за другом вдоль оси излучающей трубки (4), которые посредством электрического проводника (16) индуктивно соединены друг с другом. Технический результат - снижение вероятности пробоя. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх