Способ генерации пучков электромагнитного излучения в слабофокусирующем синхротроне и устройство для его осуществления

 

(I 1) У/45 6

Союз Соеетских

Соцкал.:стннгскнх

Ресоублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((3 1 ) < )Оно I II I IT« I bllo« к 3 k3T. (. I3ll,l, 13 (22) Заявлсш) О, ).05.79 (21) 276101) 18-25 ()1) .(1. К...

Н 00.) И 18 04

c Il 1) II(« (. д ii ll 0 ll II с .l 3 3 51 13 Ii II <<<

Государст()е)(ный комитет

СССР ва делам изобретений и открытий (2;3) При«ри гс) (4:3) 0330 11113«i331IÎ 30.10.82. Б1«ллст(lib Л) 40 (5;) (), 1К 6 )1.0<84.6 (088.8) (4, ) ) Д (т<3 «и, 6, 1 ни«133 kl и 51 «I l II((и и 51, 1(!. 1 0 82 (72) Авторы

ИЗОО«С Ген ilн

Е. М. Моро"„К. H. Шории н А. С. Яров

Ордена Ленина физический институт им. П. 1<. Лебедева (7 1 ) 3 3 51 13 I I 1 (54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОМАГH 1ÒHÎÃ0

ИЗЛУЧЕНИЯ В СЛАБОФОКУСИРУ1ОЩЕМ СИНХРОТРО1) Г

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к уск«ритсл)июй технике, 13 частности к испо Ib30133IIIIIO электронов высоких энергий, ускоренных в синхротроие, для генерации пучков тормозного излучения.

Известен способ генерации пучков электромагнитного излучения, в котором генерация осуществляется сгустками ускоренных электронов, обращающимися по замкнутой

Ороите в кольцевом < скОрителе электр«нов — синхротроне (1).

Недостатком способа является невысокая интенсивность генерируемых пучков излучения, вследствие чего этот способ оказался менее эффективны(! по сравнению со способами генерации аналогичного излучения в магнетронах, клистронах, а впоследствис в лазерах.

Известен также способ генерации пучков электромапштного излучения, включающий ускорение электронов до рабочей энерпш с последующим их удержанием на достигнутом уровне энергии путем формирования плоской вершины магнитного цикла (2), Недостатками этого способа являются большой вертикальный размер сечений генерируемых пучков электромагнитного излучения, большая угловая расходимость этих п) 1ков, что удлиняет сроки выполнен13я работ по абсорбциоиной спектроскопии снижает точи«сть пров«димых измср llllil

13 Ра««) ах II«,1!«м llll(<011011111111 il«.!\ иР«(3«,11111к«н, и иевьlс«кая степень линсйн«и и()ля риз;1IIlill генерируемых пучков, (т«снижа T точность измерений опти (сски. к«нстант, комплекс!юй диэлсктри <сск«й 1 роницасмоcT:i веществ, в исслс.(«в;(ииях c3«éст13 нл"

И «К «И Т И I C C!i I I <111 (! С т < ) Д (! М И, В И С С, 1 С:I «13;1 l l l! 11 аигои«lill:331III«IIIII,Ix со T«51111!ll газ«в ll ДР.

1(1 1!с(!ью из(н)рстсиия является i мсиьшснис вертикальlli ix размеров н«иерсчног() cе(с111151 И У Г, 10 13«й Р 3 C ХО;11! 31«(. Т! 1 ИМ

П()ставленная цель достигается тем, чт« в известном способе генерации пучков

k;! э. 1 сктро. <1 аги итн«1 о li3. 1 (iclilkkl в c, 1<)б«фоку— сирующсм cIIIIxl)«Ti)«II, вкл!очающем уск«,!cllIlc электронов до рабочей энергии с последу)0!цим их удержанием на достигнутом ур«в)(с энергии путем формирования llлосО кой всрkilиllы магнитног«цикла, в момент достижс)шя рабочей энсргш1 электронов на вершине магнитного цикла измеряют наклон большой оси поперечного сечения сгустка циркулирующих электронов 113 нескол ких азимутах, путем Фурье-3113 11133 выделяют первую азим(утальную гармо)!ику измеренн«го нак 0»3, определя)от сс амплитуду и фазу, затем нмнульси«, с помощью полюсиой обм«тки, создают доно lllilтельную радиальную сост313ляющую всду774526!

О!

5 щего магнитного поля, равную H)ëþ 13 це1пре рабочей облас.!и, лш1ейш1 зависящую от радиуса ороиты, с первой азимута lhlloll гармоникой, паходящеися в противофазе соответствующеи гармоникой наклона, затем устанавливают амплитуду созданной гармоники llo эффекту. компенсации HdoJlloдаемого наклона.

Для осуществления способа предложено устройство, содержащее С-ооразныи электромагнит, вакуумную камеру, систему формирования магнитного цикла с плоской вершиной, систему стаоплизацпп у ровня напряженности управляющего магпигпого поля на плоской вершине и размсщсш1ую на полюсах элект130магнита секциопи13овапную Ilo азимуту полюсную оомотку с симмегричным расположением ампер-витков относительно медианнои плоскости, с полным количеством ампер-витков, равным нулю, как в верхней, так и в нижнеи частях оомотки, с противоположным направлением ампер-витков как симметричных, так и лежащих по разные стороны от вертикальнои коорд !Иатной цилиндрическои поверхности, проходящей через центр рабочси полости.

На фиг, 1 схематически изображено предлагаемое устроиство в диаметральном сечении синхротрона вертикальной плоскостью; на фиг. 2 — зависимость вводимои дополнительнои радиальной составляющей

lsI управляющего магн11тного поля от радиуса К орбиты электронов, полученная при испытании предлагаемого устройства.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 — полюса электромагнита с1шхротрона, 2 — витки полюснои обмотки, создающеи дополнительную радиальную составляющую управляющего магнитного поля, 3 — наолюдаемое и измеряемое сечения сгустка ускоренных электронов с углом а, IldIcJIoHB ooJIhIIIoH ocH, 4 — вакуу1 111ая камера синхротрона, 5 — след медианной плоскости синхротрона, 6 — след вертикальной координатнои цилиндрической поверхности.

Из графика йг(К) на фиг. 2 следует, что требуемая линейность вводимой дополнительнои составляющей поля имеет место в области шириной 10 см, значительно превышающей область циркуляции сгустка электронов в синхротроне, составляющую

2 — 4 см, с учетом возможных радиальных искажений равновесной орбиты.

Использование изобретения позволит достигнуть уменьшения вертикального эмиттанса генерируемых пучков в 6 † раз по сравнению с известным способом генерации пучков электромагнитного излучения. При этом ожидаемые уменьшения вертикального размера и угловой расходимости генерируемых пучков электромагнитного излучения составляют 1,5 — 4 раза, в зависимости от условий вывода и фокусировки генерируемых пучков и от используемой области

"0 ,>

q5

-l5

5э

G0

65 генерируемого спект13а. Сгепснь по IH1»IHHции 13ынодl!м1>1х пучков с!!1!хрот130н1101 о пз I) 1cHия, сocTH В IH101ца3! Б !13!3еc rlloм способе гсиерац1ш около 60%, може1 быль доведена до 90% и выше при исиользоваш!и предложе но1.о способа.

Формула пзобрстс 1ия

1. Способ генерации пучков электромагнитного излу.чения в слабофоку сирующе» синхротроие, включающий ускорение электронов до рабочей энсрпш с последующим пх удержанием па достигнутом уровне энергии путем формирования плоскои вершины магнитного цикла, о т л и ч а ю щ и lic я тем, что, с целью уменьшения вертикальных размеров попере шого сечения и угловой расходимости пучков, в моме1п достижения рабочей энергии электронов на вершине магнитного цикла измеряют наклон большой оси поперечного сечения сгустка циркулирующих электронов на нескольких азимутах, путем ч>у13ье-анализа выделяют первую азимутальную I армонику измеренного наклона, опреде;шют ее а»и;штуду и фазу., затем импульсно, с помощью полюсной обмотки, создают дополнительную радиальную составляющую ведущего магнитного поля, равную нулю в центре рабочей области, линейно зависящую от радиуса орбиты, с первой азимутальной гармоникой, находящейся в противофазе с соответствущей гармоникой наклона, затем устанавливают амплитуду созданной гармоники Ilo эффекту ко ..1. OHcdöHH наблюдаемого наклона.

2. Устройство для рса;шзации способа по п. 1, включающее С-образный электромагнит, вакуумную камеру, систему формирования магнитного цикла с плоской вершиной, систему стабилизации уровня напряженности управляющего магнитного поля на плоской вершине и размещенную на полюсах электромагнита секциоиированную по азимуту полюсную обмотку с симметричным расположением ампер-витков относительно медианной плоскости, с полным количеством ампер-витков равным нулю как в верхней, так и в нижней частях обмотки, с противоположным направлением ампер-витков, как симметричных, так и лежащих по разные стороны от вертикальной координатной цилиндрической поверхности, проходящей через центр рабочей полости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Прохоров А. М. Когерентное излучение электронов в синхротроне в области сантиметровых волн., Радиотехника и электроника, том. I, вып. 1, 1956, с. 71.

77:152() гдиг 1

Составитель Е. Медведев

Редактор Е. Зубиетова Тсхред В. Рыбакова Корректор Е. Хмелева

Заказ 1673j14 Изд. М 242 Тираж 856 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Михайлин В. В. и др. Опыг использования синхротрона ФиЛн на 680 МЭВ в вакуумной ультрафиолетовой област11 спектра, Тру,1ы I I I Бсссо1ознопо совещания по ускорителям заряженных частиц, том. I, М,, «Наука», 1973 (прототип).