Циклотрон

 

ЦИКЛОТРОН, содержащий инж тор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки магнита, а внутри расположены ускор ющие резонаторы, которые подсоединены к клеммам для подключения к ис точнику высокочастотного питания, отличающийся тем, что, целью уменьшения габаритов устройства , упрощения его конструкции и п вышения надежности, в устройство вв дены две коллимирующие диафрагмы, а инжектор вьшолнен в виде подсоединенного к клеммам для подключения к источнику высокочастотного питания четвертьволнового коаксиального резонатора с источником ионов на его центральном стержне и отверстием в его наружном цилиндрическом экране, при этом четвертьволновой коаксиаль-г ньй резонатор расположен между секторными блоками магнита, эмиссионные отверстия источника ионов и отверстие в наружном цилиндрическом экране четвертьволнового коаксиального резонатора расположены по общей оси, которая лежит в медианной плоскости циклотрона, центральная ось четвертьволнового коаксиального резонатора перпендикулярна медианной плоскости циклотрона, одна коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расстоянии 90 от этой оси, а другая коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расстоянии 180 от этой же оси.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1114317 А (5D 4 Н 05 Н 13 00

I ф р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :, gj

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3588032/18-2! (22) 05.05,83 (46) 15.01.85, Бюл. ¹ 2 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) А.А.Глазов, В.А.Кочкин и Д.Л.Новиков (53) 621.384.6(088.8) (56) Pollok В.E. IEEE Transaction

NS-22, 1049, 1975. . Craddock М.К. Труды пятого Всесоюзного совещания,по ускорителям заряженных частиц. М., "Наука", 1977, т.l с. 145-153. (54)(57) ЦИКЛОТРОН, содержащий инжектор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы, которые подсоединены к клеммам для подключения к источнику высокочастотного питания, отличающийся тем, что, с целью .уменьшения габаритов устройства, упрощения его конструкции и повышения надежности, в устройство введены две коллимирующие диафрагмы, а инжектор выполнен в виде подсоединен - ного к клеммам для подключения к источнику высокочастотного питания четвертьволнового коаксиального резонатора с источником ионов на его центральном стержне и отверстием в его наружном цилиндрическом экране, при этом четвертьволновой коаксиаль-. ный резонатор расположен между секторными блоками магнита, эмиссионные отверстия источника ионов и отверстие в наружном цилиндрическом экране четвертьволнового коаксиального резонатора расположены по общей оси, которая лежит в медианной плоскости циклотрона, центральная ось четвертьволнового коаксиального резонатора перпендикулярна медианной плоскости циклотрона, одна коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном рас9 стоянии 90 от этой оси, а другая коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расстоянии 180 от этой же оси.

1114317

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителей с квазинепрерывным пучком циклотронного типа.

Известен циклотрон, содержащий магнитную систему, выполненную в виде секторных блоков, и систему внешней инжекции.

При работе устройства ускоряемые частицы инжектируются внутрь вакуумной камеры циклотрона, пройдя через форинжектор, систему формирования временной структуры пучка, тракты проводка и поворота пучка.

Недостатком известного устройства является наличие большого количестве функциональных элементов в его инжекционной части, что требует больших эксплуатационных расходов и снижает надежность циклотрона.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является циклотрон, содержащий инжектор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы, которые подключены к системе высокочастотного питания.

В известном устройстве инжектор состоит из источника ионов ускорителя типа Кокрофта на энергию

300 КэВ (форинжектора), системы транспортировки из 15 комплектов электростатических квадруполей, ахро. матической системы поворота пучка в плоскости, прерывателя и клистронного группирователя, формирующих сгустки частиц определенной длительности. Весь инжекционный тракт длиной в несколько десятков метров откачивается сложной высоковакуумной системой, состоящей из десятка вакуумных насосов.

При работе устройства инжектируемый кусок проходит до входа в ускоритель весь инжекторный тракт, а наличие большого числа элементов в последнем снижает надежность устройства, что является одним из недостатков известного устройства.

Недостатками известного устройства являются также его большие габариты и сложность конструкции.

Цель изобретения — уменьшение габаритов устройства, упрощение его конструкции и повышение надежности.

20 сионное отверстие источника ионов и отверстие в наружном цилиндричес25

35

55

10

Цель достигается тем, что в циклотроне, содержащем инжектор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы, которые соединены с клеммами для подключения к источнику высокочастотного питания, введены две коллимирующие диафрагмы, а инжектор выполнен в виде подсоединенного к клеммам для подключения к источнику высокочастотного питания четвертьволнового коаксиального резонатора с источником ионов на его центральном стержне и отверстием в его наружном цилиндрическом экране, при этом четвертьволновой коаксиальный резонатор расположен между секторными блоками магнита, эмиском экране четвертьволнового коаксиального резонатора расположены по об. щей оси, которая лежит в медианной плоскости циклотрона, центральная ось четвертьволнового коаксиального резонатора перпендикулярна медианной плоскости циклотрона, одна коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расстояо нии 90 от этой оси, а другая коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расо стоянии 180 от этой же оси.

На фиг.1 дано сечение устройства поперек медианной плоскости; на фиг.2 — вид перпендикулярно медианной плоскости, на фиг.3, 4 - конструкция инжектора.

Устройство содержит вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки 1 магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы 2, между секторными блоками расположен четвертьволновый коаксиальный резонатор 3 с источником ионов 4 на его центральном стержне, пуллер 5, отверстие 6, расположенное в наружном цилиндрическом экране резонатора, и две коллимирующие диафрагмы 7.

Циклотрон работает слеДующим образом.

В коаксиальном четвертьволновом резонаторе 3 возбуждается высокочастотное поле на частоте, равной частоте ускоряющего напряжения циклотрона, либо кратной ей. Поле коаксиального резонатора 3 распределе1114317

Фиг.2

Фиг3 но так, что способно эффективно вытягивать ионы из источника ионов 4 через эмиссионное отверстие 6. Пуллер 5 и эмиссионное отверстие расположены так, что их центральная ось совпадает с медианной плоскостью блоков 1 магнита циклотрона. Энергия частиц, идущих в ускорение, их пространственная.и временная структура определены пуллером. 5 и диафрагмами 7 первого оборота. Диафрагмы 7, вырезающие пучок, устанавлива ются в место максимальной пространственной и энергетической дисперсии ускоряемого пучка (90 и 180 от оси инжектора), при этом используются анализирующие свойства магнитного поля циклотрона, Из фиг,1 видно, что траектория первого оборота беспрепятI ственно огибает конструкцию инжектора в медианной плоскости циклотрона.

ВНИИПИ Заказ 8558/6

Тираж 793 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Мощность возбуждения инжектора цнклотрона будет относительно небольшой ввиду того, что емкость . источник — пуллер мала (практически разомкнутая линия), а диаметр электродов коаксиального резонатора вне ускоряющего зазора циклотрона можно сделать достаточно большим. Уменьшение диаметра резонатора в медиан10 ной плоскости для обеспечения условий обхода на втором обороте и формирования поля экстракции практически не влияет на мощность потерь в резонаторе, так как происходит в об-

15 ласти пучности напряжения.

Преимущества по сравнению с прототипом обусловлены значительным сокращением длины инжекционного тракта и уменьшением числа элементов в

20 нем, при этом требуемая группировка инжектируемого пучка обеспечивается наличием коллимирующих диафрагм.