Ускоритель заряженных частицво-союзнаятшт^^вт^^-щбиблиотека
3I6399
ОП И САНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Саввтскиа
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 23.111.1970 (№ 1414617/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано ЗО.Х1.1971. Бюллетень ¹ 36
Дата опубликования описания 22.III.1972
МПК Н 05h 9/00
Комитет по делам иаоеретвиий и открытий при Совете Министров
СССР
УД1; 621.384.6(088.8) Автор изобретения
Е. А. Абрамян
Институт ядерной физики Сибирского отделения AH СССР
Заявитель
УСКОРИТЕЛЪ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
Известны ускорители заряженных частиц, содержащие источник ускоряемых частиц, источник частиц, создающих ускоряющее поле, ускоряющую систему, разделительные устройства.
В таких устройствах невозможна эффективная передача энергии электронов ионному пучку при сравнимых скоростях ионов и электронов, т. е. при больших замедлениях ионного пучка.
Цель изобретения — повышение к. п. д. ускорителя. Достигается она тем, что предлагаемый ускоритель содержит устройство для электрического торможения частиц, создающих ускоряющее поле, например коллектор с сеткой, высоковольтный электрод которого соединен через низковольтный источник пита!шя с высоковольтным электродом источника час 1 иц.
На фиг. 1 приведена схема ускорителя; на фиг. 2 — 4 — его модификации.
Ускоритель содержит источник 1 ускоряемых частиц, устройство 2 для создания вспомогательного пучка, генератор высокого напряжения 8, задающий энергию электронов.
Система 4 фокусирует электронный пучок б, удерживая его в шнуре заданного радиуса. С помощью той же системы или других устройств осуществляется один из режимов ускорения протонов б.
После ускорения протонов потоки электронов и протонов разделяются в области 7 магнитным полем. Протоны б направляются на мишень илп использу!Oтcя другим способом;
5 пучок электронов б попадает в область тормозящего электрического поля 8 и после торможения — на коллектор 9. Тормозящее напряжение на участке 8 почти равно ускоряющему напряжешпо в устройстве 2. Затормозить элек10 троны до нулевой энергии практически невозможно, однако энергия электронов в момент попадания их на коллектор может быть сделана весьма малой. Так, при энерпш электронов в пучке 1 Мэв возможно замедление их до
15 0,2 кэв. Опыты, проведенные в последние годы, показывают возможность затормаживать о малы.; энерп!й весьма интенсивные пучки ускоренных заряженных частиц. Разница между ускоряющим !! замедляющим напряже20 ниямн поддерживается генератором 10.
На фиг. 2 приведена схема устройства для ускорения и торможения электронов.
Злектровная пушка 11, состоящая из многих катодов, инжектирует электроны в трубку 12
25 и далее в вакуумную камеру, где фокусирующее устройство 18 собирает все ускоренные пучки В один,науч, KQTopbllI проходит к коллектору 14. Пушка 11 и коллектор 14 находятся под высоким напряжеш!ем. Они соединены
30 друг с другом высоковольтным кабелем или
316399 газонаполненным коаксиалом 15, в разрыв цепи которого включен низковолыный выпрямитель 1б. Это низковольтньш генератор, помещенный под высокий потенциал. В качестве такого генератора может быть использован либо машинный генератор, вращаемый длинным изоляционным валом, либо другое устройство. Высокий потенциал катода и коллектора поддерживается генератором (высоковольтным выпрямителем) 17. Такие выпрями- 10 тели имеют аналоги в обычной электротехнике. Возможно также применение новы,: конструкций портативных высоковольтных выпрямителей, размещаемых в сжатом газе. Котлы
18 и 19, в которые помещены высоковольтные устройства, заполнены электрически Ilpoal«1 1 газом под давлением. Вакуумная камера, внутри которой проходит пучок электронов, находится под потенциалом земли и может быть длиной в несколько метров, Инжектор протонов на фиг, 2 не показан, Вариант устройства, в котором тормозящее и ускоряющее устройства конструктивно объединены, показан на фиг. 3. Здесь электроны с катода 20 источника 21 попадают с помощью системы 25 поворотных магнитов в вакуумную камеру 22, где происходит передача энергии протонам, и далее на коллектор 28, Все устройства, находящиеся под высоким потенциалом, помещены в бак 24, заполнен- 30 ный электрически прочной средой, например
SFE;, при давлении 10 — 15 ат,11.
Ускоряемые протоны 25 впрыскиваются в пучок электронов и ускоряются в области, охватываемой вакуумной камерой 22. Как уже 35 говорилось выше, камера 22 удерживает электроны в шнуре заданного радиуса и образует быстродвижущиеся перетяжки пучка или осуществляют другой вид ускорения протонов.
По сравнению с конструкцией, показанной 40 на фиг. 2, в ускорителе на фиг. 3 упрощен ввод протонов в электронный пучок и, главное отсутствует высоковольтный коаксиал (поз. Iб на фиг. 2), рассчитанный на напряже1п1е 1 Мв или выше. По последней причине установка 45 на фиг. 3 имеет качественное преимущество при необходимости поднимать энергию электюнов до нескольких Мэв, Другая модификация ускорителя, использующего предлагаемый принцип, показана на фиг. 4. Область ускорения размещена внутри высоковольтного электрода 25. Катод находится под потенциалом земли, потенциал коллектора близок к земле и отличается на небольшое напряжение, вырабатываемое низковольтным генератором. Протонный источник 2б расположен под высоким потенциалом.
Источник протонов можно размещать и вблизи земли, чгобы затем впускать протоны на высокий потенциал (потепци;1л электрода
25) Ilo отдельной вакуумной трубке или по одному из каналов в трубке ускоряющего электронного источника. Но в этом случае протсн1ы при пролетс между землей и высоковольтным электродом тормозятся, и поэтому их энергия на выходе из источника 2б должна превышать потенциал электрода 25. В некоторых случаях лучше использовать более высоковольтный источник протонов, расположенный отдельно, à 11е ш1зковольтный, находящийся, как показано на фиг. 4 внутри электрода 25.
Лналог11 01ые конструкции (с торможением вспомогательных частиц) могут быть применены и в ускорителях, использующих для ускорения частиц несколько вспомогательных пучков. Этп же принципы, естественно, могут быть использованы и lI случая:, когда ускоряемый
l1 БспомоГЯ тельны!1 Ill 11 .II сос I OIIT Il I О 1111111ко11ь1 х 1 11Oтп ц.
I I p е д м е т и з о б р с т e» II 11
Ускоритель заряженных частиц, содержащий источник ускоряемых частиц, источш1к частиц, создающих ускоряющее поле, ускоряющую систему, разделительные устройства, 0тличаюисийвя тем, что, с целью IIQBbllllpH IIII к. и. д.. он содерж1п устройство для электрического торможе11ия частиц, создающих ускоряющее поле, например коллектор с сеткой, высоковольтнь:и электрод которого соедине11 через низковолы.ный источник питания с Bblсоковольтным электродом источника частиц.
316399
Фиг, о (ост 11311! C!Н> П. ДОМНИН
Тскрсд T. Ускова
1>,ор )ск!0j) Е. М)1ропова
>.,"1 Iк) 0Р Б. Фсдотов 1 НИОГр1311Н1и, llj). Саи 3!1013!), 2
31)каз 520 1 Иак ¹ 213 Тира)к -173 ПОИИИСНОС
1111ИИГ1И 1 0)1игст;1 ио дс)1ам изобрстсний и открытий ири Совссс Министров ССС.Р. 1оски», г13,-35, 1 ас1иск))л иаб,,т. 11 5
