Ускоряющая структура с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой

 

УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА С СТРАНСТВЕННО-ОДНОРОДНОЙ КВАДРУПОЛЬНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ в вида четырехкамерного резонатора, содержащая . герметичный корпус резонатора, ускоряюще-фокусирующие электроды с профилированной кромкой, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстироврчных балках, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения потерь частиц в процессе ускорения за счет уменьЩения искажения распределения полей, электроды вьшолнены в виде последовательно расположенных секций, при этом два юстировочных механизма крепления каждой секции расположены симметрично относительно середины секции, а расстояние 1 между ними удовлетворяет выражению 1/3 l/L . 1/2, где L - длина секции. а S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 219 А

09) (И) (51)4 Н 0 Н /04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 3616728/24-21 (22) 07.07.83 (46) 23.02.89. Бюл. У 7 (72) Р.М.Венгров, А.А.Никитин и В.В.Кушин (53) 621.384.6(088.8) ,(56) Труды Ч Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц.

М., Наука,.1977, с.288, Авторское свидетельство СССР У 265312, кл. Н 05 Н 9/04 ° 1968. (54)(57) УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА С ПРОСТРАНСТВЕННО-ОДНОРОДНОЙ КВАДРУПОЛЬНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ в виде четырехкамерного резонатора, содержащая . герметичный корпус резонатора, ус- .

Изобретение относится к ускорио тельной технике, в частности кобласти линейных ускорителей, и может исйользоваться при создании новых и реконструкции действующих линейных ускорителей интенсивных пучков ускоренных частиц.

Одной из основных тенденций в технике линейных ускорителей при получении интенсивных пучков ионов является использование ускоряющих структур с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой.

Известна ускоряющая структура с пространственно-однородной квадрунольной фокусировкой в виде четырехпроводной линии с двойным Н-резонатором.

Эта ускоряющая структура эффективна при ускорении импульсных пучков частиц, однако теплосъем с их коряюще-фокусирующие электроды с профилированной кромкой, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстировочных балках, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения потерь частиц в процессе ускорения за счет уменьшения искажения распределения полей, электроды выполнены в виде последовательно расположенных секций, при этом два юстировочных механизма крепления каждой секции расположены симметрично относительно середины секции, а расстояние 1 между ними удовлетворяет выражению 1/3 1/L < 1/2, где L - длина секции. узлов оказывается в известной мере затруднительным.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является ускоряющая структура с пространственнооднородной квадрупольной фокусировкой в виде четырехкамерного резонатора, содержащая герметичный корпус резонатора, ускоряюще-фокусирующие электроды с профилированными кромками, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстировочных балках.

Непременным условием нормальной работы ускоряющей структуры является равенство магнитных полей во всех камерах резонатора. На практике эторавенство удается обеспечить с точ-, ностью не лучше, чем 5-7Х, Поэтому токи, которые протекают по разным сторонам электродов, всегда несколь11182

45 ко отличаются друг от друга и,как следствие, отличается и тепловьщеление на этих сторонах, что приводит к искривлению электродов в поперечном направлении. При больших теплоБ выл нагрузках изгибы электрода до% стигают значений в сотни микрон,что приводит к перекосам полей в резона торе и потерям частиц пучка в процессе ускорения.

Целью изобретения является уменьшение потерь частиц в процессе ускорения за счет уменьшения искажения распределения полей. 15

Поставленная цель достигается тем, что в ускоряющей структуре с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой в виде четырехкамерного резонатора, содержащей гер-.20 метичный корпус резонатора, ускоряюще-фокусирующие электроды с профилированной кромкой, укрепленные с помощью механизмов юстировки на юстировочных балках, электроды выполнены в виде последовательно расположен-: ных секций, при этом два юстировочных механизма крепления каждой секции расположены симметрично относительно середины секции, а расстоя- З0 ние 1 между ними удовлетворяет выражению 1/3 ь 1/L < 1/2, где L - дли- на секции.

Такая конструкция ускоряющей структуры позволяет даже в условиях больших тепловых нагрузок поддерживать положение этих точек неизменными, а выбор расстояния между указанными сечениями в соответствии с указанным выражением обеспечивает

40 важнейшее свойство данной конструкции, а именно: при любых тепловых нагрузках изгиб секции в поперечном †направлен происходит так, что средняя часть секции вдавливается внутрь одной as камер, а оба конца .секции - внутрь соседней камеры, поэтому изменения объемов этих сосед-.,,них секций оказываются примерно

;одинаковыми, и даже при зиачительных тепловых изгибах не происходит .перекосов фокусирующего поля, которые

:могут приводить к .потерям частиц.

Если расстояние между сечениями не удовлетворяет указанным соотноше19 4 ниям, то объемы, вытесненные искривленным электродом в соседних камерах, оказываются различными и собственная частота одной камеры становится вьппе, а у соседней ниже рабочей и возникает азимутальная несимметрия фокусирующего поля. В случаях, когда 1 1/2 или 1 4 1/3, перекосы достигают значений более

15-20Х, что может привести к потере более половины ускоряемого пучка.

На фиг.1 представлена ускоряющая структура с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой, продольный разрез; на фиг.2 — то же, поперечный разрез. ускоряющая структура содержит герметичный корпус 1, в котором раз= мещены секции электрода 2. Каждая секция закреплена на двух юстировочных механизмах 3 на одной из юстировочных балок 4. Устройство содер- . жит камеры 5 и 6. Юстировочные механизмы размещены симметрично относительно середины секции и расстояние между ними 1 выбрано из ус ловия 1/3 1/L < 1/2, где Ь— длина секции.

Ускоряющая структура работает следующим образом.

При введении ВЧ-энергии по электродам секции протекают ВЧ-токи большой плотности, выделяя интенсивные потоки тепла. При этом потоки тепла с обеих сторон электрода ока.зываются различными и возникает гра диент температуры, который приводит к изгибу электрода 2, В своем новом положении часть электроде 2 смещена в область камеры.

5, а остальная часть смещена в область камеры 6. При выбранном соотношении между длиной электрода 2 и расстоянием. между точками закрепления вытесненные объемы оказываются

:примерно одинаковыми, поэтому симметрия поля не будет нарушена. .

Конструкция ускоряющей структуры позволяет создавать ионные ускорители с пучками большой интенсивности, когда ВЧ-потери в стенках достигают десятки киловатт на погонный метр.

1118219.Фиг. 2

Составитель g,@îòèíà

Техред М. Ходанич

Редактор Н.Снльнягина

Корректор С,Шекмар. аказ 749 Тираж б94 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101