Патент ссср 416909
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских.
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства М
М. Кл. Н 05h 9/00
Заявлено 04.11.1972 (¹ 1741437/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 25.11.1974. Бюллетень ¹ 7
Дата опубликования описания 15Х11.197 1
Государстеенный комитет
Соната Министров СССР оо делам изобретений и открытий
УД К 621.384.6 (088,8) Автор изобретения
A. Г. Бонч-Осмоловский
Объединенный институт ядерных исследований
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И УСКОРЕНИЯ
ЭЛЕКТРОННОГО КОЛЬЦА С HOHAMH
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в экспериментальной ядерной физике.
Известен вариант коллективного ускорителя ионов, который состоит из установки типа адгезатора, для создания кольца электронов, вращающихся с релятивистской скоростью, содержащего также небольшое количество ионов, и специальной ускоряющей секции, которая обеспечивает совместное ускорение электронного кольца с ионами до требуемых значений энергии.
В связи с тем, что в процессе создания кольца электронов в адгезаторе кольцо накапливает значительную кинетическую энергию вращения, в качестве одного из вариантов ускорения кольца предлагалась возможность частичного перевода вращательной энергии в поступательную при движении кольца в спадающем магнитном поле. При этом для сохранения постоянным большого радиуса кольца предлагалось использовать центральный соленоид с переменным магнитным потоком, расположенный по оси системы и обеспечивающий выполнение пространственного бетатронного условия 2: 1.
Однако в этой системе допуски на формирование и конфигурацию слабофокусирующего поля в адгезаторе весьма жесткие; весьма трудно технически обеспечить крепление и охлаждепие центрального соленоида; кроме того, соленоид с неоднородной намоткой на большой длине требует огромных по мощности источников питания.
5 Цель изобретения — уменьшение потерь частиц и повышение эффективности ускорения.
Это достигается путем объединения адгезатора с коакси аль ной линией, обеспечивающей создание неоднородного в пространстве винто10 вого магнитного поля как в адгезаторе, так и в коаксиальнсй линии.
На чертеже приведена схема устройства.
На замкнуту10 орбиту вакуумной камеры 1 адгезатора инжектпруется электронный ток.
1j Образовавшееся прп этом кольцо сжимается нарастающим во времени бочкообразным магнитным полем. созданным системой витков 2.
Адгезатор объединен с к аксиальпой лпш1сй, образова|шой и::утренним " и внешним 1 ме20 талл ческимп цилиндрами. При этом внутренний цилпндр электрически пзолироган 5 от одной боковой степки адгезатора, а внешний цилиндр элек1рически соединен с противоположной степкой адгезатора. Спадающее вдоль
25 оси системы магнитное псле, служащее для поступательног0 ускорения кольца, создается соленоидом 6.
Работа устройства происходит следующим образом. Систему адгезатср — коаксиал со30 единяют через специальную коммутирующую
416909
Составитель П. Домнин
Техред Г. Васильева
Корректор Г. Филатова
Редактор Е. Гончар
Заказ 1470/15 Изд. Ко 499 Тираж 760 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 схему с отдельной батареей конденсаторов.
Разряд этой батареи происходит после того, как закончена инжекция тока на замкнутую орбиту в адгезатор, и кольцо оформировалось. Возможен и другой режим работы, когда батарея включается до инжекции тока на орбиту. При этом в адгезаторе и коаксиальной линии возникает азимутальная составляющая магнитного поля. Затем, адиабатически увеличиваясь во времени, это поле достигает максимума в конце сжатия электронного кольца, происходящего за счет также растущего во времени бочкообразного магнитного поля, и дальше в процессе ввода кольца в коаксиал и его ускорения азимутальная составляющая поля остается практически постоянной (или на последней стадии ускорения начинает уменьшаться) .
В коаксиальной линии имеется, таким образом, Н составляющая магнитного поля, постоянная в пространстве и во времени (по крайней мере на первой стадии ускорения) и спадающие по адиабатическому закону Н, и
Н„компоненты магнитного поля, что обеспечивает неоднородное в пространстве винтовое магнитное поле. При определенном соотношении между начальным значением Н, поля (максимальном, в конце сжатия кольца) и
Н. полем (Н. /Н, = — 0,3) радиус кольца при ускорении в коаксиале остается практически постоянным. В этом случае максимальная энергия поступательного движения частиц (в единицах энергии покоя) составляет у, = (1 — V, /ñ ) — 1/2 =2.
Если допустить ограниченное увеличение большого размера кольца за счет уменьшения максимума Н„поля, то максимальная энергия может быть увеличина у, R-1/1Н».
В этом случае может потребоваться некоторое расширение внешней металлической оболочки коаксиальной линии.
Коаксиальная линия обеспечивает улучшение характеристик электронного кольца и ослабление допусков на конфигурацию магнитного поля за счет появления азимутальпой составляющей магнитного поля и изменения частот бетатронных колебаний.
Кроме того, коаксиальная линия с уменьшающимся вдоль оси по определенному закону винтовым магнитным полем обеспечивает ускорение кольца с постоянным большим радиусом или с ограниченным его изменением в процессе ускорения; при этом обеспечивается также жесткая центровка кольца относительно оси системы.
Предлагаемая система адгезатор — коаксиал проста конструктивно, в частности, являет20 ся самоцентрирующейся при протекании тока и не требует больших мощностей питания.
Предмет изобретения
Устройство для формирования и ускорения
25 электронного кольца с ионами, содержащее адгезатор для создания электронного кольца, ускоряющую систему со спадающим по оси магнитным полем и вакуумную камеру, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения
30 потерь частиц и повышения эффективности ускорения, по оси адгезатора и ускоряющей системы расположен токонесущий металлический цилиндр, электрически изолированный от одной боковой стенки адгезатора и обра35 зующий с внешним металлическим цилиндром вакуумной камеры, присоединенным к противоположной стенке адгезатора, коаксиальную линию.
