Циклотрон

О П И C А Н Й Е „„веаятв

Союз Соаетсмкх

Сецкммстнческмх е ескублик

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ (61) Дополнительное к авт, свид-ву

2 (5)) М, Кл, Н 05 Н 13/00 (22) Заявлено 04.03.76(21) 2331862/18-2 э с присоединением заявки №(23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.03.78. Бюллетень №1 (45) Дата опубликования описания;21.02.78

Гасударственный квинтет

Сааата Мннастрав СССР аа делам кэааретаннй и аткрапнй (53) ДК 621.384. .639. (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. И. Замолодчиков, Д. П, Новиков и Л, М, Онищенко (7! ) Заявитель

Объемный институт ядерных исследований (54) ЦИКЛОТРОН

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании интенсивных циклических ускорителей электронов на энергии до нескольких десятков мегаэлектронвольт. 5

Известен циклотрон fl) содержащий азимутально-симметричную магнитную систему и ускоряющую резонаторную систему . с ускоряющим зазором,"подключенную к генератору постоянной частоты. 10

За счет поворота ° ускоряемых частиц в однородном магнитном поле и их многократного прохождения через, усксряющий зазор резонаторной системы осуществляется ускорение заряженных частиц до высоких знер- 15 гий.

Недостатком известного устройства является то, что максимально достижимая . энергия при ускорении в нем. Легких частиц (например, электронов), невелика, что обу- 2О словлено уменьшением максимально достижимой энергии с умейьшением энергии покоя ускоряемых частиц.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является циклотрот . 25

1 21, содержащий магнитную систему секторного типа co спиральными полюсами.

3а счет спирально -секторного вида маРнитной системы в злом циклотроне ь >еспечивается одновременно вертикальная и горизонтальная устойчивость ускоряемых частиц при изохрОННОм характере их аэимутального движения, При этом изохронность азимутального движения снимает непосредствено связанные с энергией покоя ускоряемых частиц ограничения на максимально достижимую энергию, что в принципе позволяет ускорять в известном циклотроне легкие частицы (например, электроны) до высокихх, ™)энергий.

Недостатком известного устройства является ограничение конечной энергии при ускорении легких частиц (например, злект роков) за счет явлений резонанса бетатронных колебаний и ограничений на технически достижимые величины градиента магнитного поля.

Для повышения конечной энергии при ускорении легких частиц (например, электронов)

B предлагаемом циклотроне число спиральных полюсов в магнитной системе составляет 12-16, причем азимутальная ширина полюсов, вертикальный зазор между ними и угол спиральности полюсов изменяются вдоль радиуса магнитной систег.гы по закону:

Ж

le rО„r

И Ъ ч + и

2. 10

2 2 МО -1 где 8 -азимутальная ширина пэлюсов;

Ъ -вертикальный зазор, между полюса"...ч;

i -те гуший радиус;

8 -конечная аэимутальная ширина поК люсов;

1 г1 -конечный вертикальный заэор между

К ними; 20 г= -конечное значение текущего радиуса;

К юг -постоянное число; ф. -угол спиральности полюсов;

И -rpagneeò глагнитггого поля;

-число спиральных полгосэв; 25

9 .— частота вертикальных бетатронных

Х колебаний.

На фиг. 1 показан предлагаемый цйклотрон, общий вид; на фиг. 2 — фэрма одного спирального полюса магнитной системы. 30

UHKIIoTp0H состоит из магнитной системы, содержащей несколько спиральных полкг» сов 1, объемного резонатора 2, ускоряющий зазор которого 3 перекрывает размер Конечной орбиты, инжектора 4, поворотного З5 устройства 5, выход которого расположен на начальной орбите 6, охьаченнэй конечной орбитой 7, и вакуумной камеры 8.

Устройство работает следующим образом.

Пучок из инжектора 4 через резонатор 40

2 вводится в поворотное устройство,5, посл чего, попав на начальную орбйту 6, ускоряется, дважды проходя за один оборот через зазор резонатора 2 и, дойдя до коне гной орбиты 6, выводится на мишень, 45

Число спиральных полюсов магнитной системы И равно 12-16. Азимутальная ширина полюсов 9, вертикальный зазор между ними 5 и угол спиральности полюсов Р мМ няются вдоль радиуса магнитной системы 50 по закону вертикальных 8< и горизонтальных бетатронных колебаний, что снижает ограничения на конечную энергию ускоряемых частиц со стороны резонансов.

Кратность частоты ускоряющего напряжения частоте обращения ускоряемых частиц, и совокупности с формой межполюсного зазора, обеспечивают резонанснэе ускорение легких частиц (например электронов) до энергий порядка 10-15 MaB., Формула Йзобретения

Цикл отрон, содержащий магнитную систе-. му секторного типа со спиральными полюсами, отличающийся тем,что, с целью пэвъш.ения конечной энергии при ускорении легких частиц (например, электронов), число спг ральных полюсов в магнитной системе составляет 12-16, причем ази мутальная ширина полюсов, вертикальный за зор между ними и угол спиральности полюсов изменяются вдоль радиуса магнитной системы по закону: где -азимутальная ширина полюсов;

П -вертикальный зазор между полю сами;

-тегуший радиус;

9 -конечная азимутальная ширина по к люсэв;

Ъ -конечный вертикальный зазор меж

k, ду ними;

-конечное значение текущего радиу к са; гп -постоянное число;

А -угол спиральности полюсов; п -градиент магнитного поля;

М -числО спирйльнь?х полюсов;

8 -частота вертикальных бетатроннык колебаний.

Источники информация, принятые во внимание при экспертизе;

Чггсло магнитным спиральных полюсов и их форме обеспечивают постоянство частот

1. Коломенский А. А, Лебедев А. Н.

Теория циклических ускорителей, М., 1962, с. 248-25Î.

2. Коломенский A. А., Лебедев A. Н.

Теория циклических ускорителей, М., 1862, с. 255-261.