Способ ускорения пучка заряженных частиц
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, основанный на возбуждении переменного во времени ведущего магнитного попя, включении СВЧ-поля при минимальном значении ведущего магнитного поля с одновременной инжекцией порции заряженных частипв центральную область ведущего магнитного поля, и последующим ускорении пор шш частиц в циклотронном режиме до выведения их на релятивистскую орбитуна восходящем участке ведущего мдгнитногч} поля, отличающийся тем, что. с цепью повышения интеисивности уско- . ренного пучка, ведущее магнитное поле фор 1ируют периодическим во времени с отличной от нуля постоянной составляк щей и после выведения порции частиц на ретштивистскую орбиту выключают СВЧ-поле на спадающем участке ведущего магнитного поля, выводят пучок на промежуточную релятивистскую орбиту с радиусом, больщим радиуса первоначальной релятивистской орбиты, при достижении ведущим магнитным полем минимального значения вновь включают СВЧполе , (одновременноинжектируют в центральную область ведущего магнитного поля новую порцию заряженных частиц, kn ускоряют эту порцию частиц до релятивистской энергии на восходящем участке . ведущего магнитного поля с одновреме ным захватом в ускорение предыдущей порции частиц с промежуточной орбиты и, после выведения суммарной порции час 00 тиц на первоначальную релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего О5 магнитного поля периодически повторяют о й всю последовательность указанных опера::ций . О5
„„SU„„8? 6046
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
3 п Н 05 Н 13/00
ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMY СОИДЕТЕПЬСТВУ (21) 2940243/18-21 (22) 20.06.80 (46) 07.10.82. Бюп. М 37 (72) В. С..Панасюк (53) о21.384.6 (088.8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (56) 1.Адо IO.М. Накопление частиц в синхротроне. Труды междуюродной конференции по ускорителям. Дубна, 1963, Атомиздат, М„1964.
2. Авторское свидетельство СССР
% 344802, кп. Н 05 К 13/00, 1970 (прототип), (54) (57) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА
ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, основанный на возбуждении переменного во времени ведущего магнитного поля, вкпюченин
СВЧ-поля при минимальном значении ведущего магнитного поля с одновременной инжекцией порции заряженных частиц-в центральную область ведущего магнитного поля, и последующим ускорении aop- пии частиц в цикпотронном режиме до выведения их на релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего магнитного поля,отличающийся тем,что, с цепью повышения интенсивности уско- . ренного пучка, ведущее магнитное попе формируют периодическим во времени с отличной от нуля постоянной составляющей и после выведения порции частиц на релятивистскую орбиту выключают
СВЧ-поле на спадающем участке ведущего магнитного поля, выводят пучок на промежуточную релятивистскую орбиту с радиусом, большим радиуса первоначапь ной релятивистской орбиты, при дости женин ведущим магнитным полем минимального значения вновь включают СВЧпопе, (одновременно инжектируют в цен рапьную область ведущего магнитного поля новую порцию заряженных частиц, g ускоряют эту порцию частиц до релятивистской энергии ю восходящем участке . фJ ведущего магнитного поля с одновременным захватом в ускорение предыдущей порции частиц с промежуточной орбиты и, после выведения суммарной порции час тиц ю первоначальную релятивистскую орбиту ю восходящем участке ведущего, магнитного поля периодически повторяют 0Ъ .всю последовательность укаэанных опера- <
; ций. ьВь
876046 2
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполыювано дпя получения сипьноточ ны х релятивистских пучков ипи интенсивных алектронных колец для коллективного ускорения ионов.
Известен способ ускорения пучка за- ряженных частиц, включакяший инжекцию частиц в синхротрон с поспедукяцим воздействием на инжектированный пучок переменным магнитным и ускоряющим эле- 1О ктрическим полями fl J.
Недостатком известного способа является необхедимость предварительного ускорения пучка в специальном ускорителе и воздействня на инжектированный !5 пучок отклоняющим алектромагнитным полем, обеспечивающим затухание бетатронных колебаний, что обуславливает слож- . ность реализации известного способа.
Наиболее близким к предлагаемому 20 изобретению является стюсоб ускорения пучка заряженных частиц, основанный на . возбуждении переменного во времени ведущего магнитного поля, включении СВЧполя при минимальном значении ведущего 25 магнитного поля с одновременной .инжекцией порции заряженных частиц в цент-. ральную область ведущего магнитного поля и последующим ускорении порции частиц в циклотронном режиме до выведения их на релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего магнитного поля (2 $
Недостатком известного способа является недостаточная интенсивность уско- 35 ренного пучка, обусловленная отсутствием накопления в пучке ускоренных частиц, что снижает возможности указанного способа в научно-исследовательских и промышленны х цепях.
Цепь изобретения — повышение интенсивности ускоренного пучка.
Цепь достигается тем, что в способе ускорения пучка заряженных частиц веду шее магнитное поле формируют периодическим во времени с отличной от нуля
Постоянной составляющей и после выведения порции частиц на релятивистскую орбиту выключают СВЧ-попе на спадающем участке ведущего магнитного поля, 50 выводят пучок на промежуточную релятивистскую орбиту с радиусом, большим радиуса первоначальной релятивистской орбиты, при достижении ведущим магнитным полем минимального значения вновь 55 включают СВЧ-попе, одновременно ин жектируют в центральную область веду щего магнитного поля новую порцию эаряженных частиц, ускоряют эту порцию частиц до релятивистской энергии на восходящем участке ведущего магнитного
I поля с одновременным захватом в ускорение предыдущей порции частиц с промежуточной орбиты, и после выведения суммарной порции частиц на первоначаш ную релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего поля периодически повторяют всю последовательность укаэаюных операций, На фиг. 1 показана схема распопожения орбит апектронных пучков в процессе; ускорения и накопления; на фиг. 2 представлены графики изменения во времени ведущего магнитного поля В, амплитуды
СВЧ-поля Е, и импульсов инжектируемого тока источника заряженных частиц
-"ист
На схеме расположения орбит показаны граница 1 действия магнитного и электрического попей, траектория 2 пучка в процессе ускорения до выхода его на релятивистскую орбиту 3, промежуточная релятивистская .орбита 4, место раопопожения источника 5 заряженных частиц, Данный способ осуществляют следующим образом.
Формируют, например, в соленоиде ведущее магнитное попе В путем одновременного возбуждения постоянного и переменного, например, синусоидального, магнитных полей;
Лри минимальном значении суммарного ведущего поля B „(точка 1„, фиг. 2) включают СВЧ-попе, например„волны типа Нш в ускорительной области соленоида с помощью СВЧ-генератора. Одновременно с включением СВЧ-поля инжектируют, например, с помощью электронной пушки . порцию заряженных частиц в центральную область ведущего магнитного поля. Уско-. ряют ату поршпо заряженных частиц в цикпотронном режиме на восходящем участке ведущего поля по траектории 2 до релятивистской энергии, которой соответствует релятивистская орбита 3 с радиусом R После перехода импульса ведущего поля через максимум на спадающем участке суммарного ведущего мат нитного поля при значении релятивистской энергии пучка, соответствующей величине анергии пучка на промежуточ ной орбите
4 и индукции магнитного поля В (точка
, фнг.2), выключают СВЧ-поле и выводят пучок путем дальнейшего уменьшения суммарного ведущего поля до значения В> на промежуточную репятивист3 8760 скую орбиту 4 с радиусом Я, большим радиуса R<. При минимальном значении индукции суммарного поля В1 (точка 1, фиг.2) вновь включают СВЧ-поле и одновременно источник частиц, т.е. инжектируют в центральную область ведущего поля новую порцию заряженных частиц.
Далее ускоряют эту порцию частиц до релятивистских. энергий на восходящем участке суммарного ведущего магнитного to поля, при этом одновременно захватывают в ускорение предыдущую порцию частиц
ic промежуточной орбиты 4. В этом про пассе новый ускоряемый пучок движется от центра к орбите 3 по траектории 2 15 в виде разворачивающейся спирали, а предыдущий /накопленный/ пучок движется к орбите 3 по сворачивакхпейся спирали по направлению от орбиты 4. Korga пучки (новый и уже накопленный) попадают рО на орбиту 3, они ускоряются и замедляются вместе, так как накопленный пучок
4Q автоматически захватывается в режим ускорения высокой частотой.
После выведения суммарной порции частиц на орбиту 3 на восходящем учась ке суммарного ведущего поля, повторяют весь цикл операций по переводу суммарной порции частиц на промежуточную орбиту
4 на спадающем участке магнитного поля с последующим привлечением третьей и т.g. порции частиц. Таким образом,циклы t могут повторяться в количестве, определяемом ограничением на интенсивность накопленного пучка.
После завершения процесса накопле*ния, магнитное поле установливается на постоянном или медленно изменяющемся во времени значении В .
Таким образом, в отличие от прототи па, в данном способе осуществляется процесс накопления в пучке. ускоренных частиц до требуемой интенсивности.
Заказ 6271/1 Тираж 862, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по денам изобретений и откритий
113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., a. 4/5
Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4
Составитепь В. Краснопольский
Редактор Л. Письман Техред. М.Haab Корректор В. ГИрняк
