Линейный резонансный ускоритель протонов и отрицательных ионов водорода

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11 55478 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.01.76 (21)2311328/26-25 (51) М. Кл.

Н 05 Н 9/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.12.77. Бюллетень №4 (53) УДК 621.384. .6 (088.8) (45) Дата опубликования описания 24.12,77 (72) Авторы изобретения

Г. И, Бацких, B В. Кушин и Б. П. Мурин (71) Заявитель (54) ЛИНЕЙНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ПРОТОНОВ

И OTPNUATEFlbHbJX ИОНОВ ВОДОРОДА

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для создания новых и реконструкции действующих ускорителей, предназначенных для различных отраслей народного хозяйства, где 5 требуются пучки протонов и ионов с особенно высоким значением импульсного тока частиц, Известен ускоритель протонов, в котором для увеличения тока частиц ускоряют одно- 10

apeMewo протоны и отрицательные ионы водорода, используя две сепаратрисы в пределах одного периода ускоряющего ВЧ поля, Наиболее близким техническим решением является линейный резонансный ускори- l5 тель 8 протонов и отрицательных ионов водорода, содержащий начальную часть, вклю. чающую многоканальную замедляющую систему, имеющую, например, тт ускоряюшефокусирующих каналов, где тт = 1,2,3„„20 на выходе которой расположен расщеплмоший магнит, и основную часть, на входе которой расположен суммирующий магнит, и частота ускоряющего поля в ней в и раэ выше, чем в начальной части. 25

В этом ускорителе разделение пучков протонов и ионов между начальной и основной частью позволяет ввести необходимый сдвиг по фазам между сгустками протонов и ионов с тем, чтобы каждый сгусток частиц попадал в соответствующую сепаратрису основной части ускорителя, Однако в этом ускорителе в его основной части заполненными оказываются только часть се паратрис, в связи с чем ускоренный ток оказывается малым, а КПД низким.

Цель изобретения - повышение КПД ускор ител я.

Поставленная цель достигается тем, что между расшепляющим и суммирующим магнитами параллельно друг другу размещены два сумматора сгустков протонов и ионов, причем каждый сумматор содержит высоко-. частотный резонатор круговой поляризации.

Кроме того, многоканальная замедляющая система начальной части ускорителя вы.полнена в виде многоканального резонатора с трубками дрейфа, в каждой из которых параллельно друг другу размещеноттквадруп ьных л ив э, В этом случае все 2 и пучков частиц будут ускорены в одной ускоряюшей структуре, В резулнгате этого KHQ начальной части, а вместе с тем и КПД всего ускорителя в цел ом возрастет., 5

На чертеже показана схема предлагае,мого ускорителя, s котором начальная часть выполнена в виде пятилучевого резонатора, а в сумматорах размещены ВЧ резонаторы с круговой поляризацией поперечного элект- щ рического поля.

Ускоритель содержит начальную часть l, расшепляюший магнит 2, сумматоры 3 и 4, предназначенные соответственно для сложе ния сгустков протонов и отрицательных. 15 ионов водорода, суммирующий магнит 5 и основную часть 6. Начальная часть выполне на в виде многолучевого резонатора с трубками дрейфа, в каждой из которых размещено параллельно пять квадрупольных линз, zo

В каждом из сумматоров 3 и 4 предусмотрены участки ионопроводов 7 с различной длиной,. которые обеспечивают сдвиг фазы между сгустками на величину2й/р, фиксирующая линза 8 и ВЧ резонатор 9 с кру- 25 говой поляризацией электрического поля на частоте . начальной части ускорителя, B oc новной части предусмотрен ускоряюше-фокусируюший канал, в котором ускорение ведется на частоте в пять раз более высокой, 30 чем в начальной части.

Ускоритель работает следуюшим образом.

Пять пучков частиц, состояших из после довательно чередуюшихся сгустков протонов и отрицательных ионов водорода ускоряются 35 в пяти каналах начальной части и на ее выходе разделяются расшепляюшим магнитом на пять пучков протонов и пять пучков ионов.

Протонные пучки попадают в сумматор 3, а ионные пучки в сумматор 4. Попав в сум-40 матор в одной и той же фазе, сгустки частиц проходят .участки ионопроводов с различной длиной и приобретают сдвиг по фазе друг относительно друга на величину2Я/rt .Затем пучки фокусируются линзой 8 и в 45 точке кроссовера по тупают в резонатор 9,. который выравнивает поперечные скорости всех сгустков и выстраивает их в один пс следовательный ряд, Полученные суммарные пучки ионов и протонов сводятся суммирующим магнитом в один пучок, который инжектируется в основную часть, заполняя все его сепаратрисы. В результате ток ускоренных частиц в основной. части возрастет. s пять раз по сравнению с иэвестньщ ускорителем.

Как показывают расчеты, изменив конструкцию линейного ускорителя меэонной фабрики в соответствии с предложенным решением можно повысить ток ускоренных частиц в нем до 0,5-1 А и тем самым сушественно повысить его КПД, а также расширить область применения такого ускорителя. Так как усовершенствование затрагивает только начальную часть ускорителя, то объем работ по его реконструкции будет сравнительно невелик, Формула изобретения

1, Линейный резонансный ускоритель протонов и отрицательных ионов водорода, содержаший начальную часть, включаюшую многоканальную замедляющую систему, имеющую например,,rr ускоряюше-фокусируюших каналов, где rt = 1,2,3..., на выходе которой расположен расшепляюший магнит, и основную часть, на входе которой расположен суммируюший магнит, и частота ускоряюшего поля в ней в g раз выше, чем в начальной части, о т л и ч а ю ш и и с.я тем, что, с целью повышения КПД ускорителя, между расшепляюшим и суммирующим магни тами параЛлельно друг другу размещены два: сумматора сгустков протонов и ионов, причем каждый сумматор содержит высокочастотный резонатор коуговой поляризации, 2, Линейный ускоритель по п.1, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что многоканаль. ная замедляюшая система начальной части ускорителя выполнена в виде многоканального резонатора с трубками дрейфа, в каждой из которой параллельно друг другу размещено и квадрупольных линз.

554781

Составитель Б. Мурин

Редактор Г. Селищева Техред H. Бабурка Корректор Л. Федор ук факаэ 5014/29 Тираж 1003 Подписное

UHHHflH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„p. 4/5

Филиал ППП "Патент"(г. Ужгород, ул. Проектная, 4