Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя

 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии. Цель изобретения - увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени (ВМ). Цель достигается тем, что в устройстве для вывода частиц из циклического ускорителя ВМ выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно этой плоскости. Устройство содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения в рабочее и ВМ, состоящую из замкнутого магнитного ярма - толстостенко;о стального цилиндра 3 и обмотки 4. Интенсивность прогонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раз меньше. Магнитная ВМ может быть использована для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (И4 H05Н7 0.й

I (g Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Фиг. 1

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3896303/24-21 (22) 15.05.85 (46) 28.02.87. Бюл. N - 8 (72) М.M. Кац, Л.Н. Кондратьев, В.В. Гачурин, А.Д. Рогаль и B.Þ. Русинов (53) 621.384.6 (088.8) (56) Котов В.И. и др. Фокусировка и разделение по массам частиц высоких энергий. M. Атомиздат, 1969.

Рыкова P.Н. и др. Препринт ИТЭФ, 1977, 1Ф 67. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ЧАСТИЦ ИЗ

ЦИКЛИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии. Цель изобретения — увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени

1 (BM). Цель достигается тем, что в устройстве для вывода частиц из циклического ускорителя ВМ выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно этой плоскости. Устройство содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения в рабочее и ВМ, состоящую из замкнутого магнитного ярма — толстостен"..о; о стального цилиндра 3 и обмотки 4. Интенсивность прогонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раэ меньше.

Магнитная BM может быть использована для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1293859

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой 5 энергии.

Цель изобретения — увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени.

На фиг.1 схематически изображено устройство для вывода частиц из кольцевого ускорителя, план; на фиг.2 то же, вертикальное сечение,на фиг.3 --15 зависимости факторов а„, 4г,,Кз, Ы,, влияющих на эффективность работы устройства от импульса выводимых частиц на фиг.4 — результирующая оценка доли частиц, выводимой из ускорителя при помощи магнитной мишени (кривая "1") и при помощи обычной внутренней мишени (кривая "2").

Устройство для вывода частиц из

25 кольцевого ускорителя содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения (пунктир) в рабочее и внутреннюю мишень, состоящую из замкнутого магнитного ярма — толстостенного стального цилиндра 3 и обмотки 4. Пучок частиц наводится на мишень стандартными методами смещения пучка по радиусу R и попадает в рабочую область мишени.

В области цилиндра, через которую проходят частицы, вектор индукции В направлен перпендикулярно направлению частиц в ускорителе и перпендикулярно направлению вывода.

Проходящие через железо мишеничастицы поворачиваются сильным магнитным полем на угол в направлении вывода. Для этого длина L железа мишени выбирается по соотношению г 1 P P 1 эв/с. рад)1

300 В (Гс где  — индукция, P — импульс частиц. 50

Доля К частиц, выводимых магнитной мишенью в канал, оценивается как произведение четырех основных факторов

2 3 4 где oL, — вероятность не погибнуть ат ядерного взаимодействия с веществом мишени, . вероятность попасть в телесг ный угол канала после многократного куланавскага рас сеяния в мишени, — вероятность пройти через канал пучку размытому па им1 пульсам в результате ианизационных помех в мишени, А — вероятность того, чта наведенная на мишень частица пройдет по всей ее длине, — (Fej

Очевидно, что, = е ., где

1,„(Fe) = 16, 1 см.

Для оценки Аг можно принять, чта после прохождения через всю длину L мишени две трети частиц летит равномерно внутри корпуса с угловым растворам 8, равным среднеквадратичному углу многократного рассеяния, где 1. „(Fe) = 1 8 см, à Ge- скорость частицы.

2Q

Тогда с = ..нВ

rye Q - телесный угол канала.

Для оценки величины К были расз считаны потери энергии и их флуктуации для импульсов в диапазоне 0,54 кэв/с. Было показано, что возникающий разброс частиц по импульсам не превышает 1,5% и уменьшается с ростом импульса. Так как для типичного универсального канала диапазон пропускаемых импульсов не менее 1,5%, то для оценок можно считать, что 1. Корректно оценить Ы весьма сложно. Если частицы попадают на входную торцовую поверхность магнитной мишени достаточно далеко ат края или равномерно. распределены по этой поверхности, и если ширина Х и высота Y рабочей области магнитной мишени сделаны достаточно большими

Х я Y )< 6:L, то, как показали рас- четы методом Монте-Карло с привлечением распределения Мольера, с вероятностью более 0 5 частицы проходят через всю длину мишени. Однако при наведении пучка на мишень частицы попадают именно очень близко к внутрен1 нему краю мишени, Если считать, чта поверхность мишени не имеет шероховатостей, что мишень ориентирована в плане строго параллельно огибающей

1293859 пучка ускорителя, то методом МонтеКарло можно аналогично оценить тот путь частиц в мишени n L, ÷åðåç который

70Х частиц в результате рассеяния выйдут обратно из пространства ускорителя. 1 ll

Затем можно оценить средний угол многократного рассеяния и связанное с ним увеличение фазового объема пучка ускорителя. Величина n L изменяется в пределах долей миллиметра, и частицы с импульсами P ) 1,5 Гэв/с с большой вероятностью продолжают циркулировать в ускорителе и на последующих оборотах попадут в мишень уже достаточно далеко от края. Однако частицы с импульсами менее 1,5 Гэв/с рассеиваются в мишени так сильно, что частично теряются на стенках вакуумной камеры ускорителя, а частично попадают не на рабочую область торцовой поверхности магнитной мишени. На фиг.4 кривая "1" показывает результирующую оценку зависимости от импульса максимальной доли частиц

7 выводимой.в канал с углом вывода

= 3,5 и телесным углом Ы =2 ° 10 страд. магнитной мишенью из железа с индукцией В = 20 кГс. Кривая "2" на фиг.4 показывает долю протонов, которую можно вывести в тот же канал при помощи обычной наиболее эффективной фольговой мишени из бериллия на кваэиупругом пике. На фиг.4 видно,что при импульсах более 1,5 Гэв/с магнитная мишень должна выводить в канал значительно больше протонов;чем обычная.

На протонном синхротроне п/я

В-8315 была реализована магнитная мишень для вывода протонов с импульсом около 2 Гэв/с в магнитный канал

0 с углом вывода % = 3 5 и телесным

-4 углом 0. = =2 10 страд. Длина мишени L = 18 см, наружный и внутренний. диаметры железного цилиндра равны 22 и 14 мм, обмотка содержача 10 витков стоком по 5 А. Мишень была в плане изогнута на 3 5 . В рабочем положении начало мишени было параллельно орбите ускорителя, а конец мишени параллеле; направлению вывода, При испытаниях магнитной мишени предлагаемой конструкции из протонного синхротрона, где циркулировал пучок с импульсом 2 Гэв/с интенсивностью н

7.10 р/цикл, в магнитный канал было выведено (1+О, 1) 10 прот,/цикл.

Интенсивность пучка измерялась двумя независимыми методами: откалиброванным телескопом сцинтилляционных счетчиков регистрирующих частицы, летящих от расположенного в пучке рассеивателя и при помощи измерения наведенной радиоактивности в углеро" досодержащей пластине. Полученная доля вывода А = 1,5 10 з (фиг.4) находится в разумном согласии с грубой оценкой. Для сравнения, интенсивность протонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раэ меньше (кривая "2" на фиг.4).

Магнитная мишень может оказаться полезной в комбинации с другими известными выводными устройствами. Ее можно использовать для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита.

Формула изобретения

1. Устройство для вывода частиц иэ циклического ускорителя, содержащее внутреннюю мишень и механизм ее перемещения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения интенсивности пучка выведенных частиц, внутренняя мишень выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно к этой плоскости.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что внутренняя мишень выполнена в виде замкнутого железного магнитопровода с подмагничивающей обмоткой.

1293859

1293859

Составитель А. Нестерович

Редактор Т. Митейко Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Заказ 398/60

Тираж 802 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная,4