Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя

 

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии. Цель изобретения - увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени (ВМ). Цель достигается тем, что в устройстве для вывода частиц из циклического ускорителя ВМ выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно этой плоскости. Устройство содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения в рабочее и ВМ, состоящую из замкнутого магнитного ярма - толстостенко;о стального цилиндра 3 и обмотки 4. Интенсивность прогонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раз меньше. Магнитная ВМ может быть использована для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (И4 H05Н7 0.й

I (g Й

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Фиг. 1

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3896303/24-21 (22) 15.05.85 (46) 28.02.87. Бюл. N - 8 (72) М.M. Кац, Л.Н. Кондратьев, В.В. Гачурин, А.Д. Рогаль и B.Þ. Русинов (53) 621.384.6 (088.8) (56) Котов В.И. и др. Фокусировка и разделение по массам частиц высоких энергий. M. Атомиздат, 1969.

Рыкова P.Н. и др. Препринт ИТЭФ, 1977, 1Ф 67. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ЧАСТИЦ ИЗ

ЦИКЛИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии. Цель изобретения — увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени

1 (BM). Цель достигается тем, что в устройстве для вывода частиц из циклического ускорителя ВМ выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно этой плоскости. Устройство содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения в рабочее и ВМ, состоящую из замкнутого магнитного ярма — толстостен"..о; о стального цилиндра 3 и обмотки 4. Интенсивность прогонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раэ меньше.

Магнитная BM может быть использована для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1293859

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой 5 энергии.

Цель изобретения — увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени.

На фиг.1 схематически изображено устройство для вывода частиц из кольцевого ускорителя, план; на фиг.2 то же, вертикальное сечение,на фиг.3 --15 зависимости факторов а„, 4г,,Кз, Ы,, влияющих на эффективность работы устройства от импульса выводимых частиц на фиг.4 — результирующая оценка доли частиц, выводимой из ускорителя при помощи магнитной мишени (кривая "1") и при помощи обычной внутренней мишени (кривая "2").

Устройство для вывода частиц из

25 кольцевого ускорителя содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения (пунктир) в рабочее и внутреннюю мишень, состоящую из замкнутого магнитного ярма — толстостенного стального цилиндра 3 и обмотки 4. Пучок частиц наводится на мишень стандартными методами смещения пучка по радиусу R и попадает в рабочую область мишени.

В области цилиндра, через которую проходят частицы, вектор индукции В направлен перпендикулярно направлению частиц в ускорителе и перпендикулярно направлению вывода.

Проходящие через железо мишеничастицы поворачиваются сильным магнитным полем на угол в направлении вывода. Для этого длина L железа мишени выбирается по соотношению г 1 P P 1 эв/с. рад)1

300 В (Гс где  — индукция, P — импульс частиц. 50

Доля К частиц, выводимых магнитной мишенью в канал, оценивается как произведение четырех основных факторов

2 3 4 где oL, — вероятность не погибнуть ат ядерного взаимодействия с веществом мишени, . вероятность попасть в телесг ный угол канала после многократного куланавскага рас сеяния в мишени, — вероятность пройти через канал пучку размытому па им1 пульсам в результате ианизационных помех в мишени, А — вероятность того, чта наведенная на мишень частица пройдет по всей ее длине, — (Fej

Очевидно, что, = е ., где

1,„(Fe) = 16, 1 см.

Для оценки Аг можно принять, чта после прохождения через всю длину L мишени две трети частиц летит равномерно внутри корпуса с угловым растворам 8, равным среднеквадратичному углу многократного рассеяния, где 1. „(Fe) = 1 8 см, à Ge- скорость частицы.

2Q

Тогда с = ..нВ

rye Q - телесный угол канала.

Для оценки величины К были расз считаны потери энергии и их флуктуации для импульсов в диапазоне 0,54 кэв/с. Было показано, что возникающий разброс частиц по импульсам не превышает 1,5% и уменьшается с ростом импульса. Так как для типичного универсального канала диапазон пропускаемых импульсов не менее 1,5%, то для оценок можно считать, что 1. Корректно оценить Ы весьма сложно. Если частицы попадают на входную торцовую поверхность магнитной мишени достаточно далеко ат края или равномерно. распределены по этой поверхности, и если ширина Х и высота Y рабочей области магнитной мишени сделаны достаточно большими

Х я Y )< 6:L, то, как показали рас- четы методом Монте-Карло с привлечением распределения Мольера, с вероятностью более 0 5 частицы проходят через всю длину мишени. Однако при наведении пучка на мишень частицы попадают именно очень близко к внутрен1 нему краю мишени, Если считать, чта поверхность мишени не имеет шероховатостей, что мишень ориентирована в плане строго параллельно огибающей

1293859 пучка ускорителя, то методом МонтеКарло можно аналогично оценить тот путь частиц в мишени n L, ÷åðåç который

70Х частиц в результате рассеяния выйдут обратно из пространства ускорителя. 1 ll

Затем можно оценить средний угол многократного рассеяния и связанное с ним увеличение фазового объема пучка ускорителя. Величина n L изменяется в пределах долей миллиметра, и частицы с импульсами P ) 1,5 Гэв/с с большой вероятностью продолжают циркулировать в ускорителе и на последующих оборотах попадут в мишень уже достаточно далеко от края. Однако частицы с импульсами менее 1,5 Гэв/с рассеиваются в мишени так сильно, что частично теряются на стенках вакуумной камеры ускорителя, а частично попадают не на рабочую область торцовой поверхности магнитной мишени. На фиг.4 кривая "1" показывает результирующую оценку зависимости от импульса максимальной доли частиц

7 выводимой.в канал с углом вывода

= 3,5 и телесным углом Ы =2 ° 10 страд. магнитной мишенью из железа с индукцией В = 20 кГс. Кривая "2" на фиг.4 показывает долю протонов, которую можно вывести в тот же канал при помощи обычной наиболее эффективной фольговой мишени из бериллия на кваэиупругом пике. На фиг.4 видно,что при импульсах более 1,5 Гэв/с магнитная мишень должна выводить в канал значительно больше протонов;чем обычная.

На протонном синхротроне п/я

В-8315 была реализована магнитная мишень для вывода протонов с импульсом около 2 Гэв/с в магнитный канал

0 с углом вывода % = 3 5 и телесным

-4 углом 0. = =2 10 страд. Длина мишени L = 18 см, наружный и внутренний. диаметры железного цилиндра равны 22 и 14 мм, обмотка содержача 10 витков стоком по 5 А. Мишень была в плане изогнута на 3 5 . В рабочем положении начало мишени было параллельно орбите ускорителя, а конец мишени параллеле; направлению вывода, При испытаниях магнитной мишени предлагаемой конструкции из протонного синхротрона, где циркулировал пучок с импульсом 2 Гэв/с интенсивностью н

7.10 р/цикл, в магнитный канал было выведено (1+О, 1) 10 прот,/цикл.

Интенсивность пучка измерялась двумя независимыми методами: откалиброванным телескопом сцинтилляционных счетчиков регистрирующих частицы, летящих от расположенного в пучке рассеивателя и при помощи измерения наведенной радиоактивности в углеро" досодержащей пластине. Полученная доля вывода А = 1,5 10 з (фиг.4) находится в разумном согласии с грубой оценкой. Для сравнения, интенсивность протонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раэ меньше (кривая "2" на фиг.4).

Магнитная мишень может оказаться полезной в комбинации с другими известными выводными устройствами. Ее можно использовать для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита.

Формула изобретения

1. Устройство для вывода частиц иэ циклического ускорителя, содержащее внутреннюю мишень и механизм ее перемещения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения интенсивности пучка выведенных частиц, внутренняя мишень выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно к этой плоскости.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что внутренняя мишень выполнена в виде замкнутого железного магнитопровода с подмагничивающей обмоткой.

1293859

1293859

Составитель А. Нестерович

Редактор Т. Митейко Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

Заказ 398/60

Тираж 802 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная,4

Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя 

 

Похожие патенты:
Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к устройствам для инжекции ионов на орбиту и для выбрасывания их с орбиты, и может быть применено для изготовления и установки перезарядных фольг тандемных ускорителей, а также для изготовления и установки мишеней или подложек мишеней для ядерно-физических экспериментов

Изобретение относится к реактивным средствам перемещения преимущественно в свободном космическом пространстве. Предлагаемое средство перемещения содержит корпус (1), полезную нагрузку (2), систему управления и не менее одной кольцевой системы сверхпроводящих фокусирующе-отклоняющих магнитов (3). Каждый магнит (3) прикреплен к корпусу (1) силовым элементом (4). Предпочтительно использовать две описанных кольцевых системы, расположенных в параллельных плоскостях («друг над другом»). Каждая кольцевая система предназначена для длительного хранения циркулирующего в ней потока (5) высокоэнергичных электрически заряженных частиц (релятивистских протонов). Потоки в кольцевых системах взаимно противоположны и вводятся в эти системы перед полетом (на орбите старта). К выходу одного из магнитов (3) «верхней» кольцевой системы прикреплено устройство (6) для выведения части потока (7) во внешнее космическое пространство. Аналогично производится выведение части потока (9) через устройство (8) одного из магнитов «нижней» кольцевой системы. Потоки (7) и (9) создают реактивную тягу. Устройства (6) и (8) могут быть выполнены в виде отклоняющей магнитной системы, нейтрализатора электрического заряда потока или ондулятора. Техническим результатом изобретения является увеличение энергоотдачи рабочего тела, создающего тягу. 1 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх