Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне

 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для повышения эффективности вьшода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка СП. Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне заключается в следующем. Предварительно накапливают П ускоренных частиц на промежуточной орбите, затем сбрасывают П на внутреннюю мишень и определяют минимально необходимую полосу частот If, С-электрода системы растяжки ( СР . С помощью той же СР накопленный П доводят до зоны действия системы вьшсда и выводят из камеры, определяя при этом минимально необходимую полосу частот и f . Экспериментально определяют коэффициент пропорциональности X. между приращением радиуса и изменением частоты ускоряющего напряжения, а значение максимальной амплитуды А свободных колебаний определяют из выражения А 3C( f, )/К-1, где К - расчетное значение коэффициента компрессии П. Способ позволяет определить максимальные амплитуды свободных радиальных колебаний в фазотроне. С « (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1) 4 Н 05 Н 7/00 11 00

1 С,"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4171016/24-21 (22) 14,10.86 (46) 30.04.88.Бюл. У 16 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Л.М.Онищенко (53) 621.384,6 (088.8) (56) Бейтовец В. и др. Динамические измерения на внутреннем пучке ионов

У-120М. — Международное совещание по циклотронам и их применению, Дубна, ОИЯИ Р9-85-707, 1985, с.230. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ

АМПЛИТУД РАДИАЛЬНЫХ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЧАСТИЦ В ФАЗОТРОНЕ (57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для повышения эффективности вывода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка (П ).

Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне заключается в следующем. Предварительно накапливают П ускоренных частиц на промежуточной орбите, затем сбрасывают П на внутреннюю мишень и определяют минимально необходимую полосу частот

4f С-электрода системы растяжки (CP). С помощью той же CP накопленный П доводят до эоны действия системы вывода и выводят из камеры, определяя при этом минимально н обходимую полосу частот а Е . Экспериментально определяют коэффициент йропорциональности 3 между приращением радиуса и изменением частоты ускоряющего напряжения, а значение максимальной амплитуды А> свободных колебаний определяют иэ выражения А д

Ж(ДЙ вЂ” 0f, ) /К-1, где К вЂ” расчетное значение коэффициента компрессии П.

Способ позволяет определить максимальные амплитуды свободных радиальных колебаний в фаэотроне.

1392646

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано,например,для повышения эффективности вывода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка и т.д.

Цель изобретения — определение максимальных амплитуд свободных ради» альных колебаний в фазотроне.

Данный способ определения ампли- Ip туд свободных колебаний в фаэотроне основан на использовании связи между приращением радиуса ускоряемого пучка и соответствующим ему изменением частоты обращения (или частоты ускоряющего напряжения) 4 Е.

Связь между изменениями частоты обращения и радиуса частицы при ее ускорении определяется соотношением

dr С 1 df I — (— - ) ----.— — — — --у (1)

dt 27 dt K(n+1)Rf где R — радиус пучка, и и К вЂ” показатель роста магнитного поля и параметр автофазировки на этом радиуdf се; f и ---- — частота ускоряющего

dt поля и ее производная по времени в момент прохождения пучком радиуса

R, С = 3 10 м/с.

Как видно из (I1 при небольших приращениях радиуса 4 г линейно связано с d f. Поэтому, если бы удалось измерить величину Ь f необходимую для перемещения пучка по радиусу 35 на величину, равную (пока неизвестной ) амплитуде радиальных колебаний, это было бы равносильно измерению самой амплитуды. Процесс растяжки пучка с помощью С-электрода системы растяжки представляет такую возможность.

Временная микроструктура пучка н фазотроне связана с импульсным харакI тером работы этого ускорителя и ха- 4> рактеризуется обычно коэффициентом заполнения, определяемым как отношение длительности импульса ускоренных частиц (сброшенных на внутреннюю мишень или выведенных из камеры) 50 к периоду следования этих импульсов.

У действующих ускорителей этот коэффициент обычно ранен 0,01-0,05.

Для многих физических эксперимен55 тон желательно иметь пучки ускоренных частиц с возможно более высоким коэффициентом заполнения (растянутый во времени пучок).

Способ растяжки пучка состоит в предварительном накоплении ускоренных частиц на промежуточной орбите радиуса R за счет выключения амплитуды ускоряющего напряжения на дуанте до достижения пучком максимальной энергии и последующем медленном их доускорении с помощью отдельной ускоряющей системы С-электрода.

При этом частота ускоряющего напряжения. на С-электроде изменяется в

20-100 раз (обратно пропорционально упомянутому выше коэффициенту заполнения н фаэотроне) медленнее, чем у основной (дуантной) программы.

Требующийся для растяжки пучка частотный диапазон определяется двумя составляющими

nf К4й +sf, Первая составляющая h f> пропорциональна максимальной амплитуде свободных (бетатронных) колебаний

А, вторая зависит от радиального размера сепаратрисы С-электрода.

Коэффициент К зависит от того, как используется растянутый пучок. Если он сбрасывается на внутреннюю мишень, то К=I. Если же растянутый пучок выводится с помощью регенеративной системы вывода (как это делается на всех существующих фазотронах) то К z 1 из-за эффекта компрессии пучка при выводе.

Величина же ь Е, определяется энергетической шириной накопленного пучка и не зависит от режима (внутренний или выведенный пучок).

Поэтому, определяя экспериментально полосу частот, необходимую для растяжки выведенного пучка 4- 1 =

К а Е„,, + Nf, и полосу частот, необходимую для растяжки пучка на внутреннюю мишень А f,= 4 f + 4 f,, найдем йf> = (а f — af„) (I-K)

Генератор напряжения на С-электроде обычно представляет собой широкополосный высокочастотный усилитель с задающим генератором, частотная программа которого может легко регулироваться (такая регулировка необходима, чтобы получить близкое к равномерному распределению тока во времени в растянутом пучке).

Зная величины Л f, и hfz величину максимальной амплитуды свободных

) 392646

Формула изобретения колебаний можно расчитать по формуле

>f,— а Е, к-t

sf - л f

А Ж

/Ъ К- I где К вЂ” расчетное значение коэффициента компрессии пучка.

Составитель Е. Громов

Редак тор А.Долинич Техред И. Be рес Корректор В. Бутяга

Заказ 189!/57 Тираж 832 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 где М вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально, м/Гц.

Это позволяет обеспечить максимальный коэффициент заполнения при минимальном диапазоне частот

С-электрода, что необходимо для наших целей. Таким образом, для экспериментального определения d f и

4f не требуется новых устройств; нужно только, чтобы полоса частот генератора С-электрода была достаточна как для растяжки пучка на внутреннюю мишень, так и выведенного пучка. hf как следует из (1) прямо пропорциональна максимальной амплитуде свободных радиальных колебаний. Коэффициент пропорциональности может быть определен экспериментально с помощью следующей процедуры: определяются частоты f и f> ускоряющего напряжения основного дуанта, при которых пучок приходит, соответственно, на радиусы R и R и находится коэффициент пропорциональности

1 й)/ 4 й)

Способ определения максимальных

5 амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фаэотроне, о т л и— ч а ю шийся тем, что предварительно накопленный пучок вначале сбрасывают на внутреннюю мишень с помощью системы растяжки и определяют при этом минимально необходимую полосу частот Ь f, Гц С-электрода системы растяжки, а затем с помощью той же системы растяжки накопленный пучок доводят до зоны действия системы вывода и выводят иэ камеры, также определяя при этом минимально необходимую полосу частот

bf, Гц, С-электрода системы растяжки, экспериментально определяют коэффициент пропорциональности между приращением радиуса и изменением частоты ускоряющего напряжения Мм/Гц, а значение максимальной амплитуды сво25 бодных колебаний определяют согласно выражению