Способ облучения мишени в секторно-фокусирующем циклотроне

 

СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МИШЕЙИ В СЕКТОРНО-ФОКУСИРУНЩЕМ ЦИКЛОТРОНЕ, основанный на сканировании пучка ускоренных в циялотроне частиц по НГдГ-г;;, .:7.r.., поверхности мишени путем возб5твде-ния колебаний частиц в зоне конечных радиусов ускорения с помощью дополнительного к ведущему переменного во времени магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения удельной тепловой нагрузки на мишень, возбуждают вертикальную составляющую дополнительного магнитного поля, подобную, по форме первой гармонике Фурье-разложения ведущего магнитного поля по ; азимуту ускорителя, а мишень устанавливают в месте наибольшего зазора магнитной системы циклотрона. со СП ел сх t

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОР.Н ЛИ

РЕСПУБЛИК эСЮ. Н 05 Н 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2943094/18-21 (22) 18.06.80 (46) 30.11.84..Бюл. У 44 (72) А.В.Гальчук-и А.В.Степанов (53) 621.384.6 (088.8). (56) 1. Коняхин Н.А., Краснов П.Н., Гусь В,М. "Приборы и техника эксперимента", 1969, 0 5, с. 31.

2. Авторское свидетельство СССР

В 646475, кл. Н 05 Н 7/00, 1978 (прототип). .(54)(57) СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МИШЕНИ В

СЕКТОРНО-ФОКУСИРУЮЩЕМ ЦИКЛОТРОНЕ, основанный на сканировании пучка ускоренных в циалотроне частиц по,„SU„„55844 поверхности мишени путем возбужде-. ния колебаний частиц в зоне конечных радиусов ускорения с помощью дополнительного к ведущему переменного во времени магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения удельной тепловой нагрузки на мишень, возбуждают вер.тикальную составляющую дополнительного магнитного поля, подобную по форме первой гармонике Фурье-разложения ведущего магнитного поля по азимуту ускорителя, а мишень устанавливают в месте наибольшего зазора магнитной системы циклотрона.

955844 пучка.

Недостатком известного способа является малое снижение тепловой нагрузки на мишень, что обусловлено огр аничениями амплитуды вертикальных колебаний частиц в секторнофокусируюшем циклотр оне.

Целью изобретения является уменьшение удельной тепловой нагрузки на мишень.

Цель достигается тем, что в способе облучения мишени в секторнофокусирующем циклотроне, основанном на сканировании пучка ускоренных в . циклотроне частиц по поверхности мишени путем возбуждения колебаний частиц в зоне конечных радиусов ускорения с помощью дополнительного к ведущему переменного во времени магИз обрет ение от носит c я к ус корительной технике и может быть использовано при разработке изохронных секторно-фокусирующих циклотронов, работающих на внутреннюю мишень для производства радионуклидов.

Известен способ повышения надежности мишени, основанный на вращении мишени 1 1 7.

Согласно известному способу снижение локальных тепловых нагрузок на мишень достигается за счет последовательного подвода под.пучок различных участков вращающейся мишени, которая при этом охлаждается водой. 15

Недостатком известного способа применительно к секторно-фокусирующим циклотронам является сложность его реализации в связи с ограничениями по вертикальной апертуре маг- 20 нитной системы циклотрона.

Кроме того, технически сложно осуществить быстрое вращение интенсивно охлаждаемой водой головки мишени в сильном внешнем магнитном 25 поле, создающем противодействующий момент.

Известен также способ облучения мишени в секторно-фокусирующем цик лотроне, основанный на сканировании пучка ускоренных в циклотроне частиц по поверхности мишени путем возбуждения колебаний частиц в зоне конеч" ных радиусов ускорения с помощью переменного во времени магнитного поля Е21.

B известном способе осуществляется. вертикальное относительно средней плоскости циклотрона сканирование (РЪ 1 . 2 «,)„-1 — среднее магнитное поле, — средний радиус орбиты; частота, радиальных колебаний пучка (число колебаний за оборот); — амплитуда возмущения. где В (Я) r нитного поля, возбуждают вертикальную составляющую дополнительного магнитного поля, подобную по форме первой гармонике Фурье-разложения магнитного поля по азимуту ускорителя, и мишень устанавливают в месте наибольшего зазора магнитной системы циклотрона.

На чертеже схематически представлены элементы орбиты ускоренного пучка и его смещение в горизонтальном направлении относительно мишени.

Мишень 1 с облучаемой поверхностью 2 расположена на пути пучка 3, центр орбиты которого находится в точке 4.

Согласно данному способу мишень располагают в зоне больших зазоров магнитной структуры, в "долине", и в зоне конечного радиуса ускорения возбуждают переменное во времени вертикальное магнитное поле, не изменяющее среднюю напряженность ведущего поля на орбите, а создающее неоднодность типа первой гармоники

Фурье-разложения по азимуту. Это можно выполнить, например, при помощи гармонических обмоток, предназначенных для коррекции низших гармоник азимутальной неоднородности реального поля циклотрона, путем наложения переменной составляющей тока на его постоянное значение, выбранное для оптимальной работы ускорителя.

При этом снижается допуск на установку величины постоянной составляющей тока, что облегчает настройку режима облучения. Фаза вносимой первой гармоники выбирается так, что смещение центров орбит происходит в направлении, параллельном поверхности мишени. Это значение начальной фазы в процессе облучения сохраняется неизменным.

Возмущение типа первой гармоники с амплитудой А в неоднородном по радиусу магнитном поле вызывает смещение центров орбит на величину .

ДБ, определяемую по формуле

955844

Смещение центров орбит эквивалентно изменению места подхода пучка< к мишени и может быть использовано, для горизонтального сканирования пучка по ее поверхности, причем амплитуда сканирования равна величине смещения центров орбит, Размер 5 невозмущенного пучка на мишени может быть определен по формуле где Я вЂ” ширина пучка, R — радиус кривизны орбиты .пучка в месте установки мишени.

Этот случай соответствует подходу внутренней стороны пучка по касательной к поверхности мишени.

Частота сканирующего тока определяется тепловой постоянной времени мишени и лежит в пределах десятков герц. Форма импульса тока во времени зависит от соотношения ширины пучка и амплитуды его сканирования по мишени. Она может изменяться от прямоугольной до треугольной формы по мере уменьшения этого соотношения.

Дополнительное увеличение гори1р зонтального сечения пучка можно получить за счет выбора положения мишени в зоне "долин" магнитной структуры, где магнитное поле ниже; чем его среднее значение на орбите.

Изобретение позволяет существенно снизить удельную мощность и тем самым повысить надежность работы мишени при использовании мощных

2б пучков ускоренных на циклотроне частиц.

ВНИЫПИ Заказ 9172/4

Тираж 782 Подписное

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