Способ ускорения многозарядных ионов

ц@, ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских,Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.VIII.1967 (№ 1178828/26-25) с присоединением .заявки №

Приоритет

Опубликовано 01.1Ч.1969. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания бЛ 111.1969

Kë. 21g, 36

МПК Н 05h

УДК 621.384.6(088.8) Номитвт по делам изобретений и открытий пои Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

В. П. Джелепов, В. П. Дмитриевский, Б. И. Замолодчиков и В. В. Кольга

Объединенный институт ядерных исследований

Зая витель

СПОСОБ УСКОРЕНИЯ МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ

Известны способы ускорения многозарядных ионов, основанные на многокаскадном ускорении до энергии 1 Мэв/наклон.

Первый каскад — линейный ускоритель, ускоряющий ионы до 1,0 Мэв/нуклон. Затем ионы вводят в медианной плоскости в изохронный циклотрон, на соответствующем внутреннем радиусе которого осуществляется дополнительная ионизация, и ускоряют в циклотроне до конечного радиуса.

Цель, предлагаемого изобретения — полу чение ускоренных ионов тяжелых элементов от криптона до урана с энергией 7 — 10 Мэв/нуклон, что превышает в 1,5 — 2 раза Кулоновский барьер на тяжелых ядрах, при сравнительно небольших размерах ооновнзго ускорителя и низком, потенциале инжекторного ускорителя.

Ускорение до конечной энергии осуществляется в трех циклах (каскадах) с одной дополнительной ионизацией между вторым и третьим циклами, причем первый цикл проходит в ускорителе-инжекторе, второй и третий — в одном и том же основном ускорителе. При этом сокращаются размеры основного ускорителя и понижается потенциал инжекторного ускорителя, в качестве которого может быть использован генератор КокрофтаУолтона с потенциалом около 1,5 Мв.

В качестве ocHQHHQIQ ускорителя применен кольцезой циклотрон с жесткой фокусировкой, осуществляемой спиральными секторами.

Кольцевой секпионированный магнит позволяет сравнительно просто производить внешнюю инжекцшо .после первого цикла ускорения. B то же время в кольцевом циклотроне может быть создана жесткая фокусировка в течение всего процесса ускорения, т. е. отно1о сительные частоты свободных колебаний 0 „

С>, могут быть больше единицы, Применение жесткой фокусировки существенно повышает предельную интенсивность основного ускорителя, а также значительно уменьшает потери

15 фазового объема после дополнительной ионизации между вторым Ii третьим циклами.

Применение ускорителей Кокрофта-Уолтона и циклотрона позволяет непосредственно использовать непрерывный режим ускорения.

20 Малое время ускорения, характерное для ускорителей циклотронного типа, позволяет ускорять ионы при рабочем вакууме (0,5 — 1,0) °

° 10 о,я,я Нд без значительных потерь из-за измене:IIIB заряда ионов при взаимодействии

25 с остаточным газом в камере.

Процесс ускорения происходит следующим сбразом.

Ионы от источника с зарядом z=7 — 12 ускоряются в ускорителе Кокрофта-Уолтона до

30 энерпш 0,1 Мэв/нуклон. Затем они инжекти240884

Предмет изобретения

Составитель Б. М. Попов

Род;ктор Б. Б. Федотов Текред Л. К. Малова Корректор М. В. Радзииская

За <: з 1843, 4 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретешш и открытий ири Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д, 4

Типограф еа ., а:.«. иова, 2 руются на внутренний радиус, кольцевого циклотрона с помощью электростатического инфлектора и ускоряются до энергии 0,8—

1 Мэв!нук.тон. На конечный радиус ускоренные ионы выводятся с,помощью регенератора и магнитного канала или электростатического дефлектора и после поворота в специальном секторном магните вновь вводятся в медианной плоскости циклотрона на радиус инжекции в точку, противоположную азимуту инфлектора. В этом месте расположена перезарядная мишень в виде тонкой металлической или графитовой фольги, после прохождения которой ионы испытывают дополнительную ионизацию, ускоряются в циклотроне до конечной энергии 7 — 10 Мэв(нуклон и выводятся тем же выводным устройством, что и ионы, ускоренные во втором цикле. Так как заряд ионов, ускоренных во втором и третьем циклах, различается в несколько раз, то после выводного устройства или непосредственно в

Hpì ионы промежуточной и конечной энергий легко разделяются и направляются соответственно в поворотный магнит и в экспериментальный павильон. Промежуточную энергию ионов (после второго цикла ускорения) подбирают таким образом, чтобы отношение равновесного заряда после перезарядной мишени к начальному заряду равнялось целому числу.

При этом ионы ускоряются во втором и третьем циклах с помощью одной ускоряющей системы, благодаря чему обеспечивается непрерывный режим ускорения.

5 Переход от ускорения ионов одного элемента к ускорению ионов другого осуществляют небольшими изменениями уровня магнитного поля, частоты ускоряющей системы и потенциала инжектора.

Способ ускорения многозарядных ионов

15 тяжелых элементов, основанный на каскадном ускорении, отяичпющийся тем, что, с целью уменьшения размеров ускорителя при получении энергии выше Кулоновского барьера для элементов от криптона до урана, после пред20 варительного ускорения ионов ускорителеминжектором и в циклическом ускорителе с жесткой фокусиро вкой, ионы выводят из ускорителя, затем поворачивают при помощи поворотного устройства и снова вводят в меди28 анной плоскости циклического ускорителя в точку расположения .перезарядной мишени, а получаемые многозарядные ионы ускоряют в том же ускорителе до конечной энергии в 7—

10 Мэв на нуклон.