RU2038708C1 - Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing - Google Patents

Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing Download PDF

Info

Publication number
RU2038708C1
RU2038708C1 SU5022497A RU2038708C1 RU 2038708 C1 RU2038708 C1 RU 2038708C1 SU 5022497 A SU5022497 A SU 5022497A RU 2038708 C1 RU2038708 C1 RU 2038708C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
focusing
linear resonant
grid
synchronous
ion accelerator
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Кушин
И.О. Паршин
С.Б. Угаров
Original Assignee
Институт теоретической и экспериментальной физики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт теоретической и экспериментальной физики filed Critical Институт теоретической и экспериментальной физики
Priority to SU5022497 priority Critical patent/RU2038708C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2038708C1 publication Critical patent/RU2038708C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: accelerators of ions. SUBSTANCE: focusing piece has two spaces with sign-inverse phases, first space is phasing, second space is focusing. additional grid is installed on phasing space in order to decrease defocusing forces. This results in possibility to increase region of longitudinal and transverse catching. EFFECT: increased value of ion current. 1 dwg

Description

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц и может быть использовано для создания ускорителей ионов прикладного назначения и для реконструкции действующих ускорителей в народном хозяйстве. The invention relates to charged particle accelerators and can be used to create applied ion accelerators and for the reconstruction of existing accelerators in the national economy.

Известны линейные резонансные ускорители ионов, в которых для обеспечения устойчивости движения заряженных частиц используются ускоряющие структуры с фазопеременной фокусировкой, ВЧ квадрупольной и сеточной [1]
Прототипом изобретения является ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов с сеточной фокусировкой, содержащая ВЧ-резонатор с трубками дрейфа, на входных торцах которых закреплены сетки. Недостатком такого ускорителя является малая интенсивность тока ускоренных частиц, не превышающая долей миллиампера. Это связано с тем, что область совместной продольной и поперечной устойчивости в ускорителях данного типа не превышает 60-80о.
Known linear resonant ion accelerators, in which to ensure the stability of the movement of charged particles, accelerating structures with phase-variable focusing, HF quadrupole and grid [1] are used
The prototype of the invention is an accelerating structure for a linear resonant ion accelerator with a grid focusing, containing an RF resonator with drift tubes, the grids are fixed at the input ends of them. The disadvantage of this accelerator is the low current intensity of accelerated particles, not exceeding fractions of a milliampere. This is due to the fact that the region of the joint longitudinal and lateral stability in the accelerators of this type does not exceed 60-80.

Целью изобретения является увеличение тока ускоренных частиц за счет увеличения продольной и поперечной устойчивости. The aim of the invention is to increase the current of accelerated particles by increasing the longitudinal and lateral stability.

Указанная цель достигается тем, что на периоде фокусировки расположены две трубки дрейфа, отличающиеся по длине, а сетки установлены на выходных торцах нечетных трубок, причем расстояние между центрами n-го и (n+1)-го зазоров меняется по закoну:
Ln=

Figure 00000001
1+(-1)n·
Figure 00000002
Figure 00000003
, где φs1 φs2 фазы пролета синхронной частицей центров первого и второго зазоров, рад φs1s2o±φ1
β
Figure 00000004
, V скорость синхронной частицы, с скорость света.This goal is achieved by the fact that on the focusing period there are two drift tubes, differing in length, and the grids are installed on the output ends of the odd tubes, and the distance between the centers of the n-th and (n + 1) -th gaps changes according to the law:
L n =
Figure 00000001
1 + (- 1) n
Figure 00000002
Figure 00000003
, where φ s1 φ s2 of the phase of passage of a synchronous particle of the centers of the first and second gaps, rad φ s1 , φ s2 = φ o ± φ 1
β
Figure 00000004
, V is the speed of a synchronous particle, with the speed of light.

Таким образом, период фокусировки имеет два зазора со знакопеременными фазами, фазирующий и фокусирующий, и для уменьшения действия дефокусирующих сил на фазирующем зазоре устанавливается дополнительная сетка. Так как признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа не выявлены и в других решениях, авторы делают вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Thus, the focusing period has two gaps with alternating phases, phasing and focusing, and an additional grid is installed on the phasing gap to reduce the effect of defocusing forces. Since the signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype have not been identified in other solutions, the authors conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

На чертеже схематически изображена часть ускоряюще-фокусирующего канала, где L период фокусировки. The drawing schematically shows part of the accelerating-focusing channel, where L is the focusing period.

Ускоряющая структура содержит ВЧ-резонатор с трубкой дрейфа 1, которые с помощью держателей 2 закреплены на стенках резонатора 3. Сетки 4 установлены на входных торцах всех трубок дрейфа и на выходных торцах нечетных трубок дрейфа. The accelerating structure contains an RF resonator with a drift tube 1, which, with the help of holders 2, is mounted on the walls of the resonator 3. The grids 4 are installed at the input ends of all the drift tubes and at the output ends of the odd drift tubes.

Ускоряющая структура работает следующим образом. При возбуждении ВЧ-полей в резонаторе 3 за счет выбора закона изменения расстояния между центрами соседних зазоров
Ln=

Figure 00000005
1+(-1)n·
Figure 00000006
Figure 00000007
, где φs1 φs2 фазы пролета синхронной частицей центров первого и второго зазоров, φs1s2o±φ1
φo и φ1 постоянная и переменная составляющие синхронной фазы;
β
Figure 00000008
, V скорость синхронной частицы, с скорость света,
обеспечивается существенное увеличение жесткости фазовых колебаний, что приводит к значительному (примерно в два раза) увеличению по сравнению с ускорителями с сеточной фокусировкой области продольного захвата. В то же время установка дополнительных сеток на входе в фазирующий зазор (φs1<0) приводит к тому, что эти зазоры перестают оказывать дефокусирующее воздействие. В результате возрастает жесткость поперечных колебаний.The accelerating structure works as follows. When excitation of the RF fields in the resonator 3 due to the choice of the law of variation of the distance between the centers of neighboring gaps
L n =
Figure 00000005
1 + (- 1) n
Figure 00000006
Figure 00000007
, where φ s1 φ s2 of the phase of passage of a synchronous particle of the centers of the first and second gaps, φ s1 , φ s2 = φ o ± φ 1
φ o and φ 1 constant and variable components of the synchronous phase;
β
Figure 00000008
, V is the speed of a synchronous particle, with the speed of light,
a substantial increase in the rigidity of phase oscillations is provided, which leads to a significant (approximately two-fold) increase compared with accelerators with a grid focusing of the longitudinal capture region. At the same time, the installation of additional grids at the entrance to the phasing gap (φ s1 <0) leads to the fact that these gaps cease to have a defocusing effect. As a result, the rigidity of transverse vibrations increases.

Расчеты показывают, что при такой модификации сеточной фокусировки области продольной и поперечной устойчивости оказываются в несколько раз больше, чем в ускорителе с сеточной фокусировкой. Calculations show that with such a modification of the grid focusing, the regions of longitudinal and lateral stability turn out to be several times larger than in the accelerator with grid focusing.

Claims (1)

УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО РЕЗОНАНСНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ С СЕТОЧНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ, содержащая ВЧ-резонатор с трубками дрейфа, на входных торцах которых закреплены сетки, отличающаяся тем, что сетки также установлены на выходных торцах нечетных трубок, причем расстояние L между центрами n-го и (n + 1)-го зазоров меняется по закону:
Figure 00000009

где
Figure 00000010
фазы пролета синхронной частицей центров первого и второго зазоров, рад;
Figure 00000011

где φ0 постоянная составляющая синхронной фазы, рад;
φ1 переменная составляющая синхронной фазы, рад;
λ длина волны, см;
Figure 00000012

vn скорость синхронной частицы в центре n-го зазора, м/с;
c скорость света, м/с.
ACCELERATING STRUCTURE FOR A LINEAR RESONANCE ACCELERATOR OF IONS WITH NETWORK FOCUSING, containing an RF resonator with drift tubes, the grids are fixed at the input ends, characterized in that the grids are also mounted on the output ends of the odd tubes, and the distance L between the centers of the n-th tubes + 1) of the clearance varies according to the law:
Figure 00000009

Where
Figure 00000010
phases of passage by a synchronous particle of the centers of the first and second gaps, glad;
Figure 00000011

where φ 0 is the constant component of the synchronous phase, rad;
φ 1 variable component of the synchronous phase, rad;
λ wavelength, cm;
Figure 00000012

v n speed of the synchronous particle in the center of the n-th gap, m / s;
c is the speed of light, m / s.
SU5022497 1992-01-16 1992-01-16 Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing RU2038708C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5022497 RU2038708C1 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5022497 RU2038708C1 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2038708C1 true RU2038708C1 (en) 1995-06-27

Family

ID=21594578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5022497 RU2038708C1 (en) 1992-01-16 1992-01-16 Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2038708C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2533194C2 (en) * 2012-12-04 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Институт Теоретической и Экспериментальной Физики" High-frequency accelerating structure for ion beams extracted from laser plasma
RU2619923C2 (en) * 2012-09-04 2017-05-22 Трай Альфа Энерджи, Инк. Neutral particle beam injector based on negative ions
RU2741793C2 (en) * 2017-05-04 2021-01-28 Таэ Текнолоджиз, Инк. Neutral particle beam based injector based on negative ions

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Власов А.Д. Теория линейных ускорителей. М.: Атомиздат, 1965. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619923C2 (en) * 2012-09-04 2017-05-22 Трай Альфа Энерджи, Инк. Neutral particle beam injector based on negative ions
RU2533194C2 (en) * 2012-12-04 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации - Институт Теоретической и Экспериментальной Физики" High-frequency accelerating structure for ion beams extracted from laser plasma
RU2741793C2 (en) * 2017-05-04 2021-01-28 Таэ Текнолоджиз, Инк. Neutral particle beam based injector based on negative ions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nusinovich et al. Two‐harmonic prebunching of electrons in multicavity gyrodevices
RU2038708C1 (en) Accelerating unit for linear resonant ion accelerator having grid focusing
RU192845U1 (en) MULTI-APERTURE HIGH FREQUENCY SYSTEM FOR ACCELERATING CLUSTER IONS
US3953731A (en) Isotope separation utilizing zeeman compensated magnetic extraction
US3784873A (en) Device for bunching the particles of a beam, and linear accelerator comprising said device
Shintake Nose-cone removed pillbox cavity for high power klystron amplifiers
CN1110987C (en) Separating RF four-pole field accelerating method and equipment
JPS58116807A (en) Frequency multiplier
RU2045136C1 (en) Method of focusing beam of charged particles in linear resonance accelerator
US3417280A (en) Traveling wave time delay device having a magnetic field in the drift region different from that in the delay line regions
RU2822923C1 (en) Linear ion accelerator with asymmetric variable phase focusing
SU967252A1 (en) Accelerating system
RU2823496C1 (en) Method of increasing beam current in linear accelerator with asymmetric phase-variable focusing
SU588888A1 (en) Charged particle acceleration method
SU1486036A1 (en) Method of focusing and accelerating beam of charged particles
RU2356124C1 (en) Low-noise multipole microwave amplifier
SU554781A1 (en) Linear resonant accelerator of protons and hydrogen negative ions
SU1748295A1 (en) Method of matching beam of charged particles with high- frequency accelerating-focusing channel
Blotekjaer A proposed harmonic generator based on cyclotron waves
SU256118A1 (en) METHOD OF ACCELERATING IOPS IN LIPPE ACCELERATORS
RU2007776C1 (en) Method of frequency retuning of pulse electromagnetic radiation
Hopkins et al. Status of LBL/LLNL FEL research for two beam accelerator applications
SU1110335A1 (en) Electronic mw-magnicon device
Guo A compact phase-locked harmonic gyrotron for modern millimeter wave radars
Balabin et al. Application of RF crossed lenses for beam focusing in linac