Способ ускорения пучка заряженных частиц

 

СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА ., . ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт. св. СССР № 876046, отличающийся тем, что, с целью расширения за счет увеличения диапазонов рабочих режимов функциональных возможностей способа, в течение каждого периодически повтЬряющегося цикла произвЬдят одно дополнительное выключение и одно дополнительное включение СВЧ-поля на спадающем участке ведущего магнитно о поля, при этом промежуток времени между дополнительным выключением и включением СВЧ-по ля больше времени затухания бетЛтронных колебаний пучка заряженных частиц. g иг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

O9l (11) 3cSO Н 05 H 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 876046 (21) 3212478/18-21 (22) 08.12.80 (46) 07.11.84. Бюл. У 41 (72) В.С. Панасюк (53) 621; 384. 6 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

II- 876046, кл. Н 05 Н 13/00, 20.06.80 (прототип). (54)(57) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА

ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт. св. СССР

1I- 876046, отличающийся тем, что, с целью расширения за счет увеличения диапазонов рабочих реиимов Функциональных возмоиностей способа, в течение каждого периодически повтдряющегося цикла произвб" дят одно дополнительное выключение н одно дополнительное включение

СВЧ-поля на спадающем участке ведущего магнитного поля, нри этом про-. межуток времени мелду дополнительным выключением и включением СВЧ-по ля больше времени затухания бетатронных колебаний пучка заряженных частиц.

1012779

Изобретение относится к ускори тельной технике и может быть использовано для получения сильноточных релятивистских пучков или интенсивных электронных колец для коллективного ускорения ионов.

По основному авт. св. Р 876046 известен способ ускорения пучка заряженных частиц, основ."нный на возбуждении переменного во времени ведущего магнитного поля, включении

СВЧ-поля при минимальном значении ведущего магнитного поля с одновременной инжекцией порции заряженных частиц в центральную область веду-. щего магнитного поля, и последующим ускорением порции частиц в циклотронном режиме до выведения их на релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего магнитного поля, которое формируют периодическим во времени с отличной от нуля постоянной составляющей, и после выведения порции частиц на релятивист" скую орбиту выключают СВЧ-поле на спадающем участке ведущего магнитного поля, выводят пучок на промежуточную релятивистскую орбиту с радиусом, большим радиуса первоначальной релятивистской орбиты, при достижении ведущим магнитным полем минимального значении вновь включают СВЧ-поле, одновременно инжектируют в центральную область веду20

:щего магнитного поля новую порцию

„ заряженных частиц, ускоряют эту пор цию частиц до релятивистской энергии на восходящем участке ведущего магнитного поля с одновременным захватом в ускорение придыдущей порции частиц с промежуточной орбиты, 40 и после выведения суммарной порции частиц на первоначальную релятивистскую орбиту на восходящем участке ,ведущего магнитного поля периодически повторяют всю последователь45 ность вьппеуказанных операций.

Однако функциональные возможности этого способа недостаточно широки, так как накопление частиц необходимо вести при весьма высоких значениях амплитуды импульса ведущего магнитного поля и при малом,,менее полупериода, времени, отводимом для обеспечения затухания бетатронных колебаний пучка от радиационного трения, которое необходимо . для полного захвата пучка с промежуточной орбиты.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет увеличения диапазонов рабочих режимов.

Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу в течение каждого периодически повторяющегося цикла производят одно дополнительное выключение и одно дополнительное включение СВЧ вЂ по на спадающем участке ведущего магнитного поля, при этом промежуток времени между дополнительным выключением и включением СВЧ-поля выбирают большим времени затухания бетатронных колебаний пучка заряженных частиц.

На фиг. 1 показана схема расположения орбит электронных пучков в процессе накопления," на фиг. 2 эпюры изменения суммарного магнитного ведущего поля В по времени, СВЧ-поля и импульсов тока заряженных частиц 3

На фигурах приняты следующие обозначения: граница 1 областей ведущего 8 и ускоряющего Г полей, траектория 2 пучка до выхода на релятивистскую орбиту, релятивистская орбита 3, промежуточная релятивистская орбита 4 и источник 5 заряженных частиц.

Вектор поля Д перпендикулярен плоскости чертежа на фиг. 1, а вектор поля Е параллелен этой плоскости.

Способ осуществляют следующим образом.

Ведущее магнитное поле Ь формируют в соленоиде путем одновременного возбуждения постоянного и переменного затухающего магнитных полей. Затухание импульсного магнитного поля есть следствие активных потерь энергии при возбуждении поля генератором тока, действующим на принципе разряда конденсаторной батареи на индуктивность электромагнита ведущего поля ускорителя. При минимальном. значении .суммарного ведущего поля В в момент времеии t1 возбуждают СВЧ-поле, например, волны типа 3 с помощью СВЧ-генератора.

Одновременно с включением СВЧ-поля инжектируют из источника 5 заряженных частиц порцию заряженных частиц с током в центральную область ведущего магнитного поля. Ускоряют

i012779

-эту порцию в циклотронном режиме на восходящем участке первого полупериода ведущего поля по траектории 2 до релятивистской энергии; которой соответствует релятивистская орбита

3. Пучок сохраняется на этой орбите до окончания процесса затухания импульсного магнитного поля и далее при поле, соответствующем величине

5 . После затухания импульсного ве- 10 дущего магнитного поля в момент времени включают СВЧ-поле. При этом может быть оставлено высокочастотное напряжение небольшой амплитуды необходимое только для ком- 15 .1 пенсации потерь энергии пучка от синхротронного излучения. Спустя время, меньшее, чем время жизни при данном вакууме первой порции частиц, выведенной на релятивистс- 20 кую орбиту с энергией., соответствующей постоянному ведущему магнитному полю, ускоряет следующую порцию частиц, незахваченную при первом включении СВЧ-поля. Этот процесс 25 начинается с включения СВЧ-поля в момент времени 4q . Далее в момент времени ha СВЧ-поле отключают и выводят пучок йутем дальнейшего уменьшения суммарного ведущего поля от величины В до о на промежуточную орбиту 4, радиус которой больше радиуса орбиты 3. При значении индукции магнитного поля 8 в момент времени 1 вновь включают СВЧ-поле и одновременно включают источник заряженных частиц, т.е. инжектируют .в центральную область новую порцию заряженных частиц. Ускоряют эту пор-.цию до релятивистских энергий на . восходящем участке первого полупериода суммарного ведущего магнитного поля, при этом одновременно захватывают в ускорение предыдущую порцию частиц с промежуточной орбиты 4. В этом процессе новый ускоряемый пучок движется от центра к орбите 3 по разворачивающейся спирали 2, а предыдущий накопленный пучок, движется к орбите 3 по сворачивающейся спирали по направлению от орбиты 4. Когда новый и уже накопленный пусок попадают на орбиту 3 ° они:далее двигаются вместе, так как накоп-, ленный пучок захватывается в- режим ускорения высокой частотой.

После выведения суммарной порции частиц на орбиту 3 пучок сохраняется на ней в течение всего времени затухания импульсного ведущего поля. .После затухания импульсного ведущего поля опять отключают СВЧ-поле в момент времени 16 . пустя время, меньшее времени жизни накопленного пучка, вновь включают СВЧ-поле в момент времени 1 и выКлючают его в момент времени, повторяя весь цикл операций по переводу суммарной порции частиц на промежуточную ор биту 4 на спадающем участке магнитного поля с последующим привлечени- :. ем третьей и т.д. порций частиц;

Таким образом, циклы могут повто ряться в количестве, определяемом ограничением на интенсивность иакоп.. ленного пучка.

При этом весь процесс осуществля. ется при работе возбуждающего ведущее магнитное поле генератора тока в режиме периодически затухающих циклов, что расширяет функционалъныв . возможности способа.

10!2779

Редактор Л. Утехина Техред Л.Микеш Корректор И. Эрцейи

Заказ 8906/1 Тираж 782 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4