Сепаратор заряженных частиц

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< «4557 I7

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.12.72 (21) 1861255/26-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приор.итет— (43) Опубликовано 25.06.77. Бюллетень ¹ 23 (45) Дата опубликования описания 25.10.77 (51)М.Кл.2 H 05 Н 7/00

Государственнь и комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ъ. П. Мурин, А. П. Федотов и В. В. Кушин (711 Заявитель (54) СЕПАРАТОР ЗАРЯЖЕННЪ|Х ЧАСТИЦ

30 где ) — длина ВОлны

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в линейных ускорителях, в которых производится переход от ускорения на одной частоте к ускорению на другой, более высокой частоте, например в ускорителях типа мезонных фабрик или интенсивных нейтронных генераторов.

B линейных ускорителях ионов с высокой энергией и большим средним током ускоренных частиц типа мезонных фабрик или интенсивных нейтронных генераторов ускорение частиц приходится вести сначала на частоте

200 — 270 Мгц (до энергии порядка 100 Мэв), а затем переходить на кратную частоту 300—

1000 Мгц (до выходной энергии б00—

1000 Мэв). При таком переходе фазсвая протяженность сгустков из-за «хвостов» бывает больше, чем сепаратриса последующей коротковолновой части ускорителя, и частицы, оказавшиеся за пределами сепаратрисы, высаживаются на стенках ускорителя, создавая высокие уровни наведенной радиоактивности.

Потери частиц имеют место также и при расфазировании длинноволновсй и коротковолновой частей ускорителя, когда фазовый портрет сгустка смещается относительно сепаратрисы коротковолновой части ускорителя.

Чтобы устранить «хвосты» в сгустках пучка на стыке длинноволновой (ДВ) и коротковолновой (КВ) частей ускорителя, нсобходимо применять специальные сепараторы частиц.

Известен сепаратор для очистки сгустков заряженных частиц, содержащий разделительный магнит, ВЧ резонансную систему, в которой возбуждены колебания с продольным электрическим полем на частоте следования сгустков пли кратной ей, и ловушку (поглотитель) нерабочих частиц.

Этот сепаратор обычно применяют при низких уровнях (порядка 1 Мэв) энергии частиц, так как при более высоких энергиях его разрешающая способность оказывается недостаточной. Поэтому сепарпровать сгустки на стыке между ДВ и КВ-частями ускорителя типа мезонной фабрики, где энергия частиц составляет 100 Мэв, с помощью известного сепаратора не удается.

Цель изобретения — повысить разрешающую способность сепаратора и таким обра20 зом улучшить качество очистки сгустков от нераоочих частиц.

Цель достигается тем, что резонансная система предлагаемого сепаратора выполнена и виде многозазорного резонатора, в котором расстояние между зазорами l; выбрано крат25 ным P;i.:

455717

Формула изобретения

jli

1г

1, Составитель Е. Громов

Тскрсд H. Сметанина

Корректор В. Гутмг:t

Редактор И. Орлова

Заказ 534/1428 Изд. № 79 ч оа/к 1014 Подписное

LIHHHIlH Государственного комитета Совсга Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, /ly-35, Раугнскаи игб., д. 4/5

Тии. Хгрвк. Фил. пред. «!1гтснт> р, — относительная скорость в i-м зазоре, с таким расчетом, чтобы сгустки рабочих частиц двигались синхронно с ускоряющей волной. При этом синхронная фаза в резонаторе устанавливается равной или меньшей синхронной фазы коротковолновой части ускорителя. Так как в этом случае нерабочие частицы выпадают из синхрон изма и не приобретают энергию в резонаторе, то после прохождения разделительного магнита они отклоняются на значительно больший угол, чем рабочие частицы, и поглощаются ловушкой.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого сепаратора, размещенного на стычке между ДВ и КВ-частями ускорителя, для случая, когда обе части ускорителя расположены на одной оси.

Резонатор 1, разделительный магнит 2, поворотные магниты 8 и 4 и,поглотитель 5 установлены между ДВ б и КВ 7 секциями уско- 20 рителя. В многозазорном резонаторе 1 расстояние между зазорами составляет l;=kgb,.

В перовом зазоре резонатора скорость Р; выбрана равной скорости частиц на выходе ДВ секции ускорителя, в последнем зазоре она равна ско1рости частиц на входе КВ-секции ускорителя. Магнит 2 служит для разделения частиц по энергиям, а магниты 8 и 4 — для возвращения частиц на ось ускорителя.. Поглотитель 5 .служит для. поглощения нерабочих частиц.

Сгустки частиц с энергией W нз ДВ-секции б ускорителя попадают в резонатор 1 и д вижутся в нем. Так как расстояние между центраии зазоров выбрано в соответствии с за коном синхронизма 1;=1е,Х, то рабочие частицы сгустка движутся вдоль резонатора синхронно, приобретая в нем энергию AW. Нерабочие частицы — «хвосты» при длине резо-. натора, близкой к длине фазовых колебаний, 40 вообще энергн1о не приобретают, з11ачение их эцерп1и близко и исходной % .

По выходе из резонатора 1 все частицы поступают в разделительный магнит 2. Основная группа частиц (рабочие частицы) с энергией W+AW проходит через магнит 2, а затем отклоня1ощнми магнитами 8 и 4 направляется в КВ-секцию ускорителя для дальнейшего ускорения. Частицы же с энергией W отклоняются магнитом 2 B поглотитель 5.

С целью упрощения конструкции в качестве разделительной ВЧ-секции можно использовать один или несколько первых резонаторов коротковолновой секции ускорителя.

Сепаратор заряженных частиц, например, для очистки сгустков заряженных частиц на стыке длинноволновой и коротковолновой секций линейного ускорителя от частиц, выпавших .из режима синхронного ускорения, содержащий разделительный магнит, поглотитель нерабочих частиц и многозазорную высокочастотную ускоряющую секцию, в которой на частоте следования сгустков или кратной сй возбуждены, колебания с продольным электрическим полем, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества очистки ускоряемых сгустков от нерабочих частиц, длина высоковольтной секции больше периода фазовых колебаний, геометрические размеры структуры выбраны по длине секции из условия обеспечения режима автофазирсвки, причем первый ускоряющий период структуры соответствует скорости частиц на выходе из длинноволновой части ускорителя, а последний — скорости рабочих частиц на входе в коротковолновую часть ускорителя.