Способ отклонения пучка заряженных частиц импульсным магнитным полем
Изобретение относится к ускорительной технике и может бы-ть использовано для импульсного отклонения пучка заряженных частиц. Цель изобретения - уменьшение нестабильности угла отклонения пучка заряженных частиц в импульсном магнитном поле. По предлагаемому способу отклонение пучка осуществляют последовательно в двух импульсных магнитных полях - основном и дополнительном. Причем разряд накопительного конденсатора на обмотку дополнительного электромагнита производят с задержкой во времени, определяемой величиной нестабильности угла отклонения пучка в основном магнитном поле. На фиг. а,в,д - временные диаграммы угла отклоненияпучка в основном магнитном поле; б,г,евременные диаграммы угла отклонения пучка в дополнительном магнитном поле при отклонении пучка в основном магнитном поле на номинальный, больший и меньший номинального углы соответственно: 1Г/2СО - момент инжекции пучка в отклоняющую систему, 1 с.п. ф-лы, 2 ил. с $
СОаз СОВЕТСНИХ С0ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
PECAYS JlHH
I (51) 5 Н 05 Н 7/00
OllNGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л (в,-e„> ь огас соч
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (46) 15.10,90. Бюл. И -38 (21) 4210667/24-.2 (22). 16,03,87 (72) Н.В.Демидов, И.А,Ильичев, В .П.Ромасько и А .М,Шендерович (53) 621.384,6(088,8) (56) Ливингстон М,С, Ускорители,-М.:
Иностранная литература, 1956, с,55.
Алексеев В.А., Гусев О.А. и др.
Система импульсного питания отклоняющих магнитов/ В сб, Электрофизическая аппаратура. - М.: Атомиздат, вып.9 1971, с.28-32, Терещук Р.М ., Фукс Л,Б. Справочник"Малогабаритная радиоаппаратура",Кисв". "Наукова думка", 1967, Дащук П.Н; и др, Техника больших импульсных токов и магнитных полей,М.: Атомиздат, 1970 ° (54) СПОСОБ ОТКЛОНЕНИЯ ПУЧКА ЗАРЯЖЕН.?
НЬЖ ЧАСТИЦ ИМПУЛЬСНЬ1М МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ (57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь-. зовано для импульсного отклоненияпучИзобретение относится к ускорительной технике и может быть исполь-. зовано для импульсного отклонения пучка заряженных чьстиц.
Цель изобретения - уменьшение, нестабильности угла откло".ения пучка заряженных частиц в импульсном магнитном поле, .По предлагаемому способу. отклоне« чие пучка осуществляют последователь" но в Двух импульсных магнитных поляхосновном и дополнительном. Причем
1Э-,В9
ÄÄSU Ä 14825() 1 А 1
2 ка заряженных частиц, Цель изобретения - уменьшение нестабильности угла отклонения пучка заряженных частиц в импульсном магнитном поле, По предлагаемому способу отклонение пучка осуществляют последовательно в двух импульсных магнитных полях — основном и дополнительном, Причем разряд накопительного конденсатора на обмотку дополнительного электромагнита производят с задержкой во времени, определяемой величиной нестабильности угла отклонения пучка в основнбм магнитном поле, На фиг. а,в,д — вре менные диаграммы угла отклонения пучка в основном магнитном поле; 6 ° г,е— временные диаграммы угла отклонения пучка в дополнительном HAI HBTHOM поле . при отклонении пучка в основном магнитном поле на номинальный, больший С и меньший номинального углы соответственно . 9 /2и — момент инжекции 2 пучка в отклоняющую систему,. 1 с,п. ф-лы, 2 ил.
° Ьна4 разряд конденсатора на обмотку дополнительного электромагнита производят с задержкой во времени на величину
+, определяемую из соотношений
4 . л
I с-8,4 1 ° л ) 2 ?1 + "0 где Я - круговая частота собственных колебаний в цепи разря1482501 да каждого иэ конденсато- ров;
О - требуемый угол отклонения .. пучка;
6ю - максимальный угол отклонения пучка в основном магни-те при отсутствии нестабильности угла отклонения пучка; Ю
8@ - максимальный угол отклонения пучка в дополнительном . магните;
9, — производная угла отклонения пучка в основном магните по времени, которую. определяют путем измерения производной по времени напряженности магнитного поля в основном магните в начальный момент времени разряда;
1 (8ю - значение производной В, при отсутствии нестабильности угла отклонения, На фиг.l приведена схема устройст- >5 ва, реализующего предлагаемый способ
::. .клонения.лучка в импульсном магнитам поле; на фиг.2 - временные диаг..=аммы углов отклонения пучка в основном и дополнительном магнитах, 3О где аэв,д — временные диаграммы угла отклонения пучка в основном магнитном поле; б,г,е - то же, в дополнительном магнитном поле при отклонении пучка в основном магнитном поле на номинальный, больший и меньший. углы соответственно; ii/2(0 — момент.ин-. жекции пучка в отклоняющую систему, Высоковольтный выпрямитель I.÷åрез зарядное сопротивление 2 подклю40 чен к обкладкам конденсатора 3. Одна обкладка соединена с коммутатором 4, другая - с землей. Коммутатор 4, уп" равляющий электрод которого связан с первым выходом устройства синхронизации 5, соединен с началом обмотки основного электромагнита 6. Другой конец обмотки заэемлен. Высоковольтный выпрямитель 7 через зарядное сопротивление 8 подключен ic обкладкам конденсатора 9. Одна обкладка конденсатора 9 соединена с коммутаторам 10, другая - с землей. Коммутатор 10„ управляющий электрод которого связан с выходом устройства 11 преабразоЯ вания амплитуды во времени, соединен с началом обмотки дополнительнога электромагнита 12. Второй конец .;бмотки эаэемлен. Основной и допалнительный электромагниты расположены на оси, эаданаемай траекторией прохождения пучка заряженных частиц 13 и электрически .между собой не соединены. Устройство измерения производной напряженности магнитного поля основного электромагнита t4 своим вь|хадам соединено с устройствам сравнения 15 и расположена вблизи обмотки основного электромагнита 6. Устройства сравнения 15, имеющее также вход, свяэанчый с выходом устройства 16, задающим сигнал, прапарцириальный но" минальному значению граиэводной угла отклонения пучка в основном электро.= магните, связана с входам устройства 11.
Устройство 11 имеющее вход а! устройства 15, соединена с выходам устройства 5, Стабилизация угла отклонения пучка предлагаемым способом асуществляе гся путем корректировки нестабильностей угла отклонения пучка основного магнита с помощью дапалнительнога магнита, отклоняющего пучок на небольшой угол, порядка нестабильностей угла отклонения-пучка в основном магии" те,Отвысокавольтных выпрямителей 1 н 7 через зарядные сопротивления 2 и 8 заряжаются конденсаторы 3 и 9,.
После зарядя до требуемой величинш ат устройства синхронизации 5 на коммутатор 4 падается запускающий импульс. Коммутатор 4 срабатывает, и начинается разряд конденсатора 3 на. обмотку оснавнага электромагнита 6.
При этом магнитное пале,.а следовательна, и угол отклонения пучка в оснавном магните изменяются по синусо-. идальному закону с круговой частотой
Ы и амплитудой угла отклонения 8,, Пучок заряженных частиц 13 пропускают через отклоняющий магнит в момент достижения максимума амплитуды напряженности магнитного паля в основнам магните. Устройство 14 в начальный момент времени измеряет производную напряженности магнитного паля оснавнога магнита и в виде электрического сигнала передает его на устройство сравнения 15. В этом устройстве из измеренного сигнала вычитается номинальное значение производной, заранее задаваемое .задатчиком, Затем (сигнал ошибки поступает на устройство 1I которое преобразует электрический сигнал ва, временной сигнал задержки 3 . При участии устройства
5 )4 синхронизации 5 с злдержкой . Й за o пускающий импульс подается нл коммутатор 10, Коммутатор сраблтывлет, и начинается разряд конденсатора 9 на обмотку дополнительного электромагнита 12. При этом угол отклонения пучка в донолнительном магните изменяется Tlo синусоидлльному закону с той же круговой частотой Q и амплитудой угла 9
Рассматривают сначала номинальный режим, когда нестабильности угла отклонения пучка заряженных частиц от- сутствуют. Пусть максимальное значе. ние угла отклонения пучка в основном магните равно 8ш (см,фиг,2а) . В этом режиме импульс, производящий ! запуск коммутатора ) О, подается с задержкой с, таким, чтобы суммарный угол отклонсния пучка в обоих магнитах был равен требуемому углу отклонения пучка 60
Следовательно
9 sinQt +8, 81пи(t ь@) Оо (1) где йачало отсчета времени выбрайо
s момент ср<; 4, В момент пропускания пучка заря женных частиц через отклоняющие поля
И получают
2а
8 з ы =0 о (7) 1 т,е. л 68
9 и35 nU( (8) (2) (13) 40
Задержку сигнала запуска коммутато- ра 1 С на величину .- осуществляют с . помощью преобразователя амплитуда.время Il, При уменьшении угла.откло»
45 кения пучка в основном магните, т,е.
ДО С С, процесс стабилизации осуще-: ствляется аналогичным образом, с той лишь разницей, что 8, (8, и
С С (см,фиг.2д,е) .
Вр. Таким образом, в течение каждого ., импульса осуществляется стабилиза ция угла отклонения пучка при помощи .магнитного. поля дополнительного магнита.
В качестве примера рассматривают стабилизацию угла отклонения пучка заряженных частиц при нестабильности угла отклонения в основном магните
+5X. Выбирая, например, M = 4 )0, Ф
Следовательно р 8о — 8 COS Я 4 = — — — -- ° (3) о Временна я диаграмма угЛа отклонений пучка в дополнительном магните показана на. фиг,2б, Ниже рассматривают каким образом осуществляется стабилизация угла Оо при отклонении величины 8, от номинального значения, Пусть, например, в3-010+ 66 (4) Компенсацию изменения Д 8 осуществляют путем изменения задержки запуска коммутатора 10 Если Д8>0, то выбирают дополнительную задержку ь > 0 такой величины, чтобы в момент Ф времени — — угол отклонения в до2Я Волнительном магните уменьшился на (си,фиг,2в,г). Условие стабилизации, очевидно, имеет вид9=8„8 e.... (".+ь1 "(5) Поскольку иь ((1; то из уравнения (5), имеют 82501 6 а щ со5 Ы. -8 у(..-, л (д . (6) О 1 . 0) или, учитывая выражение (3) для определения величины Ь9 ступают следующим образом. С помощью .измерителя (см.фиг,1) измерят ют производную напряженности магнит" ного поля по времени в основном магните, Это можно сделать, например, измеряя импульс напряжения на обмотке магнита, которое, Kàê известно, пропорционально производной по времени от напряженности магнитного поля, Зная энергию частиц и длину магнита,. можно определить, при помощи измерений производную углл отклонения по времени (e„+ d6j ) cos о)4, (9) 2я которая в момент времени t = О равна 8, = (6 „+ Д Р) Ы. () О) Затем этот сигнал подают на устройство сравнения ) 5, в котором из это1- го сигнала вычитается номинальное значение производной В,, =8,.63. (11) . Разность этих величин равна 9, — В „= h.BQ (12) Сравнивая выражения () 2) и (8), на35, ходят 1482501 где Во = С,! рад, В о = С,Со рад, 6 0,02 рад, получают с помощью выра> о = о 25 мкс ° о Тогда при нестабильности 57, соглас- 5 но выражению (8), с = + 6,6 мкс, Дополнительный магнит полностью стабилизирует угол отклонения пучка, Но иэ-эа нестабилbHocTH работы реальных устройств 14,15, 11 нестабиль10 ность требуемого угла отклонения достигает величины 0,1 0,2Х, Уменьшение нестабильности угла отклонения достигает я в условиях большкк r,.олебаний темп ратуры, нестабильной работы коммута ора и т.д., что невозможно при пр енении известного способа, Формула и зоб ре тения Способ отклонен я пучка заряжен20 ных час тиц импульс им магнитны и полем, создаваемым путем азряда накопительчого конденсатора а обмотку электромагнита, отличающийся 25 тем, что, с целью еньшения нестаЪ бильности угла отк онения пучка эаряВ женных .частиц, отк онение пучка корректируют с помощью дополнительного импульсного магнитного поля, причем разряд дополнительного конденсатора на обмотку дополнительного электромагнита производят с задержкой во вревремени на величину а, +, определяемую из 1ротношений 8,-0.1 — 9 Рс СОВ 6б () О, - 0,. (д вх 51и М Е 0 — время задержки разряда конденсатора на обмотку дополнительного электромагнита при отсутствии неста» бильности угла отклонения пучка в основном электромагните, с;. - дополнительная временная задержка, связанная с нестабильностью угла отклонения пучка в основном магии" те, с; — круговая частота сабственнык колебаний в цепи разря" . да каждого из конденсаторов, рад/с; — требуемый угол отклонения пучка, рад; — максимальный угол отклонения пучка в основном магии» те при отсутствии пестам,. бильности угла отклонения пучка, рад," — максимальный угол отклонения пучка в дополнительном магните, рад; производная угла отклоне» ния пучка в основном магните по времени, которую определяют путем измерения. производной по времени напряженности магнитного пола в основном магните в начальный момент времени разряда1 значение производной 0, I при отсутстВии нестабильности угла отклонения. I48250I Редактор Т.Кванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, ф 8 Заказ 4362 ВНИИПИ Государственного.113035, Составитель Е.Федоровский Техред М. Ходанич Коррек тор И. Бугренкова Тираж 665 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.
