Способ определения поперечной области устойчивости пучка заряженных частиц

 

Q || И с А Н И Е Iii 852156

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕ.ПЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. с вид-ву— (22) Заявлено 28.03.80 (21) 2902950/18-21 с присоединением заявки Ы— (23) Приоритет— (51) М К а.з

H 05 Н 11/00

Государственный комитет по делен изобретений и открытий (53) УДК 621.384.6 (088.8) Опубликовано 15.04.82. Бюллетень М 14

Дата опубликования описания

А. С. Мазманишвили, Л. В. Репринцев и А. А. Щербаков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ

ОБЛАСТИ УСТОЙЧИВОСТИ ПУЧКА

ЗАРЯЖЕННЪ|Х ЧАСТИЦ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в ускорительной технике.

Известен способ определения радиальной области устойчивости путем изменения частоты обращения и определения интервала частот, в котором пучок имеет отличное от нуля время жизни. Кроме того, моделируя ускоряюцтее напряжение синхротронной частотой, можно измерять радиальную апертуру по максимальной амплитуде когерентных радиально-фазовых колебаний (1).

Способ с модуляцией ускоряющего напряжения синхротронной частотой неприменим для тех ускорителей, у которых мал коэффициент уплотнения орбиты.

Известен также способ, основанный на возбуждении бетатронпых колебаний обращающихся частиц (2).

Недостатком указанного способа является сложность осуществления из-за высоких требований к стабильности возбуждающих и измерительных устройств в связи с высокой добротностью возбуждаемых резонансов. Кроме того, из-за ухода частот резонансов результаты измерений могут не воспроизводиться, а при больших величинах тока в накопителях в силу зависимостей декрементов затухания когерентных бетатронных колебаний оТ числа обращающихся частиц результаты измерений неоднозначны.

Целью изобретения является повыше0 ние точности и упрощение способа без изменения режима работы ускорителя илп накопителя.

Это достигается тем, что при известном способе определения поперечной области

10 устойчивости, основанном на возбуждении бетатрониых колебаний обращающихся частиц, в пучке ускоренных частиц»а локальном участке его траектории создают радиальные (вертикальные) некогерентные

45 колебания заряженных частиц путем воздействия импульсами магнитного поля, причем частоту следования импульсов выбирают меныней, чем частота бетатронных колебаний заряженных частиц, длитель20 ность импульсов выбирают равной или меньшей, чем период обращения пучка, а период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных радиальных (вертикальных) колеба25 ний, измеряют зависимость радиальных (вертпкальных) размеров и времени жизни пучка от амплитуды импульсного магнитного поля и определяют границы радиальной (вертикальной) области устойчивости в момент достижения максимума

852156

3 зависимости времени жизни от радиальных (вертикальных) размеров пучка заряженных частиц. Таким образом, поперечную область устойчивости пучка можно определить измеряя раздельно радиальные и вертикальные границы области, функциональный характер операций при этом остается неизменным. Выбор параметров возмущающего магнитного поля обусловлен следующими соображениями. Длительность импульса магнитного поля выбирают меньшей или равной периода обращения частиц для того, чтобы заряженная частица, совершив один оборот, не попала в пределах длительности импульса в противофазу своего бетатронного колебательного движения. Период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных колебаний, для того, чтобы бетатронное колебательное движение заряженной частицы от каждого предыдущего импульса не успело затухнуть к моменту последующего импульса магнитного поля. Частоту следования импульсов магнитного поля выбирают меньшей, чем частота радиальных (вертикальных) колебаний заряженных частиц, для того, чтобы обеспечить нерезонансный режим раскачки поперечных колебаний. Воздействие магнитного поля приводит к возникновению колебаний заряженных частиц, причем через временной интервал, меньший времени затухания бетатронных колебаний, движение разных частиц будет иметь независимый и случайный характер в результате воздействия таких процессов, как рассеяние на молекулах остаточного газа в камере, спонтанная эмиссия. В ус. тановившемся стационарном режиме пучо будет иметь гауссову плотность поперечного распределения заряженных частиц.

При малых амплитудах импульсного магнитного поля вынужденное увеличение поперечных размеров пучка (характерным параметром которых является дисперсия) не достигает границ области устойчивости ускорителя, поэтому время жизни не падает. При неизменном числе обращающихся частиц возможно некоторое увеличение времени жизни, обусловленное уменьшением их плотности. С дальнейшим ростом амплитуда магнитного поля, а значит и увеличением поперечных размеров для тех частиц, которые попали в периферийную часть пучка и тем самым окзались на границе области устойчивость, вероя . ость их гибели возрастает тем сильнеи, чем больше амплитуда магнитного поля, что и приводит к уменьшению времени жизни пучка.

Таким образом, изменяя амплитуду импульсного магнитного поля и измеряя поперечные размеры и время жизни пучка ускоренных частиц, можно определить область устойчивости и ее границы.

j0

Зо

4G

4

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — график, отражающий зависимость времени жизни пучка от его радиальных размеров.

В накопителе 1 па локальном участке орбиты установлен пмиульспьш ударный магнит 2, амплитуда поля н частота следования импульсов которого задается генератором 3. С помощью телевизионной передающей трубки 4 типа диссектор на осциллографе 5 отражается радиалы ое (вертикальное) распределение плотности пучка.

Сигнал с датчика тока 6 поступает на измеритель времени жизни пучка 7. Указанные приборы (кроме ударного магнита 2) обычно входят в измерительные комплексы на ускорителях. Поэтому реализация способа вполне осуществима.

Проведенные измерения показали (фиг. 2), что границы радиальной области устойчивости составляют 7 мм. Аналогичные измерения были выполнены и для вертикальной области устойчивости.

Использование этого способа будет наиболее эффективным в случае проведения диагностических и профилактических мероприятий, так как получаемая информация об области поперечной устойчивости имеет универсальный характер.

Формула изобретения

Способ определения поперечной области устойчивости пучка заряженных частиц, основанный на возбуждении бетатронных колебаний обращающихся частиц, отл ичаю щ ий ся тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа без изменения режима работы ускорителя илн накопителя, в пучке ускоренных частиц на локальном участке его траектории создают радиальные (вертикальные) некогерентпые колебания заряженных частиц путем воздействия импульсами магнитного поля, причем частоту следования импульсов выбирают меньшей, чем частота бетатронных колебаний заряженных частиц, длительность импульсов выбирают равной или меньшей, чем период обращения пучка, а период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных радиальных (вертикальных) колебаний, измеряют зависимость радиальных (вертикальных) размеров и времени жизни пучка от амплитуды импульсного магнитного поля и определяют границы радиальной (вертикальной) области устойчивости в момент достижения максимума зависимости времени жизни от радиальных (вертикальных) размеров пучка заряжен ых частиц.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Г. Брук. Циклические ускорите.пt за852156

Составитель Е. Медведев

Техред И, Пенчко

1(орректор Е, Михеева

Редактор И, Гохфельд

Изд. № 133 Тираж 85G

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушгкая, наб. д. 4/5

Заказ 3106

Подписное

Загорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома

5 ряженных частиц. M., Атомиздат, 1970.

2. Кулипанов Т. Н. и др. Труды Ш Всесоюзного совещания по ускорителям заряЬ женных частиц, М., «Наука», т. 1, 1973, с. 393.