RU2187219C2 - Method of acceleration on counter-propagating beams and device based on method - Google Patents
Method of acceleration on counter-propagating beams and device based on method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187219C2 RU2187219C2 RU2000121619/06A RU2000121619A RU2187219C2 RU 2187219 C2 RU2187219 C2 RU 2187219C2 RU 2000121619/06 A RU2000121619/06 A RU 2000121619/06A RU 2000121619 A RU2000121619 A RU 2000121619A RU 2187219 C2 RU2187219 C2 RU 2187219C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acceleration
- accelerator
- magnetic field
- polygons
- deflecting
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к сверхмощным ускорителям заряженных частиц. The invention relates to accelerator technology, namely to heavy duty charged particle accelerators.
По ускорительной технике имеется обширная литература, представленная в трудах совещаний по ускорителям заряженных частиц, а также в [1-13, 16, 20]. There is an extensive literature on accelerator technology presented in the proceedings of meetings on charged particle accelerators, as well as in [1–13, 16, 20].
После опубликования в 1956 г. предложения Д.У. Керста были начаты теоретические и практические исследования на встречных пучках заряженных частиц [1, 2, 6]. After the publication of the proposal by D.U. Kerst began theoretical and practical research on colliding beams of charged particles [1, 2, 6].
В обычных ускорителях взаимодействие частиц изучается в лабораторной системе отсчета при взаимодействии пучка ускоренных частиц с неподвижной мишенью. Энергия частицы в системе инерции равна [3, 6]:
где Е - энергия налетающей частицы в лабораторной системе;
Еo - энергия покоя частицы.In conventional accelerators, the interaction of particles is studied in a laboratory frame of reference in the interaction of a beam of accelerated particles with a fixed target. The particle energy in the inertia system is [3, 6]:
where E is the energy of the incident particle in the laboratory system;
E o - rest energy of a particle.
"Очевидна энергетическая выгодность столкновения двух встречных частиц одинаковой энергии, когда энергия в лабораторной системе просто совпадает с энергией в системе центра инерции" [3]:
Еци = 2Е. (1.a)
В случае (1.a) вся энергия столкновения доступна для образования новых частиц [10] . Из (1), (1.а) видно, что выигрыш в энергии взаимодействия для релятивистских частиц огромен: для достижения того же эффекта, какой дают встречные пучки, обычный ускоритель должен давать энергию [3]:
Eэкв = 2E2/E0.“The energy profitability of a collision of two counterpart particles of the same energy is obvious, when the energy in the laboratory system simply coincides with the energy in the center of inertia system” [3]:
E qi = 2E. (1.a)
In case (1.a), all the collision energy is available for the formation of new particles [10]. From (1), (1.a) it can be seen that the gain in the interaction energy for relativistic particles is huge: to achieve the same effect as counterpropagating beams, a conventional accelerator should give energy [3]:
E equiv = 2E 2 / E 0 .
Например, для протонов с энергией 100 ГэВ Еэкв = 20 ТэВ.For example, for protons with an energy of 100 GeV E equiv = 20 TeV.
Экспериментальные возможности установки на встречных пучках характеризуются светимостью L; в простейшем случае на одно место встречи для релятивистских пучков
где n1, n2 - количество частиц в пучке;
fo - частота обращения частиц в накопителе;
S - эффективное поперечное сечение пучков в области взаимодействия;
R - в общем случае зависит от области перекрытия пучка.The experimental capabilities of the colliding beam setup are characterized by luminosity L; in the simplest case, at one meeting point for relativistic beams
where n 1 , n 2 is the number of particles in the beam;
f o - frequency of particles in the drive;
S is the effective cross section of the beams in the interaction region;
R - in the general case, depends on the beam overlap area.
Способ ускорения на встречных пучках имеет недостатки:
1. малая плотность пучков частиц: по сравнению с плотностью неподвижной мишени примерно на шесть порядков [9];
2. для увеличения плотности частиц нужны накопительные кольца;
3. проигрыш в энергии вторичных частиц [5];
4. при очень высоких энергиях синхротронное излучение делает бессмысленным дальнейшее повышение энергии [10];
5. для проведения экспериментов время жизни пучка со светимостью должно составлять часы или сутки [3], что всесторонне обременительно при больших энергиях пучков частиц;
6. повышению светимости противодействуют неустойчивости различных типов; одна из них: амплитуда синхронных колебаний частиц экспоненциально возрастает с течением времени [8];
7. при больших энергиях вероятность столкновения частиц мала [7];
8. при увеличении энергии накопителя уменьшается частота обращения частиц, что обусловливает для удержания светимости крайне жесткие требования к оптическим системам пучка [10].The acceleration method in oncoming beams has the disadvantages of:
1. low density of particle beams: in comparison with the density of a stationary target by about six orders of magnitude [9];
2. To increase the density of particles, storage rings are needed;
3. loss in the energy of secondary particles [5];
4. at very high energies, synchrotron radiation makes a further increase in energy pointless [10];
5. to conduct experiments, the lifetime of a beam with luminosity should be hours or days [3], which is comprehensively burdensome at high energies of particle beams;
6. increase the luminosity counteract the instability of various types; one of them: the amplitude of synchronous oscillations of particles exponentially increases over time [8];
7. At high energies, the probability of particle collision is small [7];
8. With increasing storage energy, the particle revolution frequency decreases, which makes extremely stringent requirements on the optical systems of the beam necessary to maintain luminosity [10].
Указанные недостатки существующего способа встречных пучков делают преждевременными высказывания в [2, 7]:
- накопители имеют перспективы блестящие;
- встречные пучки обеспечивают абсолютное превосходство по энергии взаимодействия.These disadvantages of the existing method of colliding beams make premature statements in [2, 7]:
- drives have brilliant prospects;
- oncoming beams provide absolute superiority in interaction energy.
Существующие структуры ускорителей заряженных частиц имеют колоссальные геометрические размеры и вес, громадное пассивное потребление энергии; все их особенности имеют негативный и обременительный характер. Существующие синхрофазотроны имеют только две линии развития, основанные на увеличении:
- геометрических размеров кольцевого электромагнита,
- индукции магнитного поля кольцевого электромагнита, при этом длина кольца электромагнита уже достигает:
- в проекте УНК ≈ 21 км,
- в американском проекте SSC ≈ 83 км.Existing structures of accelerators of charged particles have tremendous geometric dimensions and weight, huge passive energy consumption; All their features are negative and burdensome. Existing synchrophasotrons have only two lines of development based on the increase:
- geometric dimensions of the ring electromagnet,
- induction of the magnetic field of the ring electromagnet, while the length of the ring of the electromagnet already reaches:
- in the UNK project ≈ 21 km,
- in the American project SSC ≈ 83 km.
Вторая линия застопорена сверхпроводимостью. Можно сказать, что ускорительная техника зашла в тупик:
"...физика элементарных частиц перестала быть царицей наук" [l2].The second line is blocked by superconductivity. We can say that accelerator technology has reached an impasse:
"... particle physics has ceased to be the queen of science" [l2].
"Уже виден предел создания технологии ускорителей" [10]. "The limits of accelerator technology are already visible." [10]
"Пока не ясно, можно ли вообще создать - коллайдер на очень высокие энергии" [11]."It’s not yet clear whether it’s possible to create - a collider for very high energies "[11].
До настоящего времени исследования в области физики элементарных частиц проводятся на трех больших машинах [10]:
1. Тэватрон ( - коллайдер, 1000 ГэВ).To date, research in the field of particle physics is carried out on three large machines [10]:
1. Tevatron ( - collider, 1000 GeV).
2. LEP ( - коллайдер, 100 ГэВ).2. LEP ( - collider, 100 GeV).
3. НЕВА ( - коллайдер, 800 ГэВ).3. NEVA ( - collider, 800 GeV).
Ожидается в 2008 г. ввод в строй LHC (автор П. Фожерас) [13]. Сверхпроводящий адронный коллайдер LHC может быть расположен в тоннеле LEP, ускорителями которого могут быть использованы как предускорители LHC. Для получения магнитных полей порядка 10 Т могут применяться сверхпроводящие дипольные магниты с гелиевым охлаждением до температуры 1,8 К. В таком магнитном поле протоны можно будет ускорить до энергии 8-9 ТэВ, а также накапливать, так что энергия в системе центра масс рр будет достигать 16-18 ТэВ. It is expected that in 2008 the commissioning of the LHC (author P. Fogeras) [13]. The superconducting hadron collider LHC can be located in the LEP tunnel, the accelerators of which can be used as LHC pre-accelerators. To obtain magnetic fields of the order of 10 T, superconducting dipole magnets with helium cooling to a temperature of 1.8 K can be used. In such a magnetic field, protons can be accelerated to an energy of 8–9 TeV and also accumulated, so that the energy in the center-of-mass pp system will be reach 16-18 TeV.
LEP - крупнейшее в мире накопительное кольцо с окружностью 27 км. Четыре плотных сгустка частиц по 1011 электронов и позитронов в каждом циркулируют навстречу друг другу в замкнутом вакуумном канале (р=10-10 Торр). По общей длине кольца 3400 магнитов удерживают пучки частиц по орбитам в относительно слабом магнитном поле 0,1 Т. Более 1300 квадрупольных и секступольных магнитов обеспечивают фокусировку. Следует обратить внимание на замечание в [10]: "несмотря на интенсивные усилия, в экспериментах LEP новые частицы не обнаружены". В [10] утверждается, что следующим за LEP шагом может быть только линейный ускоритель. В [16] предложена установка на двух встречно включенных линейных ускорителях со светимостью 1032 см-2 сек-1 (число частиц 1012, частота обращения 10-100 Гц, энергия 2•1000 ГэВ, длина 2•1 км, темп ускорения 100 МэВ/м, радиус места встречи 1 мкм, СВЧ-мощность более 1012 Вт).LEP - the largest in the world storage ring with a circumference of 27 km. Four dense clusters of particles of 10 11 electrons and positrons in each circulate towards each other in a closed vacuum channel (p = 10 -10 Torr). Along the total length of the ring, 3400 magnets hold particle beams in their orbits in a relatively weak magnetic field of 0.1 T. More than 1300 quadrupole and sextupole magnets provide focusing. Attention should be paid to the remark in [10]: "despite intensive efforts, no new particles were detected in the LEP experiments." In [10], it is stated that the next step after the LEP can only be a linear accelerator. In [16], it was proposed to install on two counterclockwise linear accelerators with a luminosity of 10 32 cm -2 sec -1 (number of
Принципы работы традиционных ускорителей как автономно, так и в связке с накопительными кольцами основаны на удержании заряженных частиц на круговой орбите в поперечном магнитном поле. Все указанные выше недостатки структуры встречных пучков обусловлены поперечным магнитным полем их магнитных систем. The principles of operation of traditional accelerators both independently and in conjunction with storage rings are based on the retention of charged particles in a circular orbit in a transverse magnetic field. All the above disadvantages of the structure of the oncoming beams are due to the transverse magnetic field of their magnetic systems.
В качестве прототипа рассмотрим способ управления движением заряженных частиц в установке на встречных пучках, показателя на рис. 15.1, а), стр.407 [3] , содержащей ускоритель - инжектор, коммутатор пучков и две встречно соприкасающиеся кольцевые ускорительные системы с поперечным магнитным полем. Способ управления движением заряженных частиц в прототипе основан на удержанни заряженных частиц на круговой орбите в поперечном магнитном поле. As a prototype, we consider a method for controlling the movement of charged particles in a setup with colliding beams, the indicator in Fig. 15.1, a), p. 407 [3], containing an accelerator-injector, a beam commutator, and two counter-contacting annular accelerator systems with a transverse magnetic field. The method of controlling the movement of charged particles in the prototype is based on the retention of charged particles in a circular orbit in a transverse magnetic field.
Прототип имеет недостатки известных установок на встречных пучках, которые обусловлены управлением процесса ускорения заряженных частиц по круговой орбите в поперечном магнитном поле. The prototype has the disadvantages of known counterpropagating beam installations, which are caused by the control of the process of accelerating charged particles in a circular orbit in a transverse magnetic field.
Сущность предложенного способа состоит в том, что магнитные системы ускорителя на встречных пучках выполняют с продольным магнитным полем, когда ускорение и транспортировку заряженных частиц производят в продольном магнитном поле по сторонам многоугольников, в каждой стороне которых устанавливают диполь и уплотняющие устройства, каждые с продольным магнитным полем, и ускоряющее устройство, при этом отклоняющий диполь, уплотняющие устройства и ускоряющие устройства запитывают от источников питания на основе эффектов бесконечного усиления. The essence of the proposed method consists in the fact that the magnetic systems of the oncoming beam accelerator are performed with a longitudinal magnetic field, when charged particles are accelerated and transported in a longitudinal magnetic field on the sides of polygons, on each side of which a dipole and sealing devices are installed, each with a longitudinal magnetic field , and an accelerating device, while deflecting the dipole, sealing devices and accelerating devices are powered from power sources based on the effects of infinite Lenia.
Отклоняющий диполь изменяет направление орбиты на угол α между вектором скорости заряженной частицы и направлением магнитной индукции B диполя с продольным магнитным полем, при этом заряженная частица движется в отклоняющем диполе по винтовой линии с радиусом r и шагом h. The deflecting dipole changes the direction of the orbit by an angle α between the velocity vector of the charged particle and the direction of the magnetic induction B of the dipole with a longitudinal magnetic field, while the charged particle moves in the deflecting dipole along a helical line with radius r and step h.
где mo - масса покоя заряженной частицы;
с - скорость света;
е - заряд частицы;
z - кратность заряда;
B - индукция магнитного поля диполя в теслах.
where m o is the rest mass of a charged particle;
c is the speed of light;
e is the particle charge;
z is the charge multiplicity;
B - induction of the magnetic field of the dipole in tesla.
E, Eo - полная энергия и энергия покоя частицы
γ = E/Eo.E, E o - total energy and rest energy of a particle
γ = E / E o .
Для протонов D = 3,13. For protons, D = 3.13.
Для электронов D = 1,706•10-3.For electrons, D = 1.706 • 10 -3 .
Отклоняющий диполь изменяет направление орбиты на угол α в каждой стороне многоугольника. Формулы (3), (4) выражают оценку процесса движения заряженных частиц по винтовой линии. Из представленных формул видно, что радиус витка вращающейся частицы в процессе ускорения изменяется от нуля до значения, асимптотически приближающегося при E_→∞ к конечной величине. Ограниченный размер радиуса витка и обеспечивает устойчивость процесса неограниченного увеличения энергии коллективом заряженных частиц, и это свойство предложенного способа принципиально отличает конкретную схему ускорителя от всех известных ускорителей. При движении коллектива заряженных частиц по центральной орбите их энергия увеличивается в соответствии с формулой:
где U - ускоряющее напряжение орбиты, т.е. суммарное напряжение всех ускоряющих устройств в многоугольнике орбиты в вольтах;
Ту - время ускорения в секундах;
П - длина орбиты многоугольника в метрах.A deflecting dipole changes the direction of the orbit by an angle α on each side of the polygon. Formulas (3), (4) express an estimate of the process of movement of charged particles along a helical line. It can be seen from the presented formulas that the radius of a revolution of a rotating particle during acceleration changes from zero to a value that asymptotically approaches as a final value as E_ → ∞. The limited size of the coil radius ensures the stability of the process of unlimited energy increase by a group of charged particles, and this property of the proposed method fundamentally distinguishes a specific accelerator circuit from all known accelerators. When a group of charged particles moves in a central orbit, their energy increases in accordance with the formula:
where U is the accelerating voltage of the orbit, i.e. the total voltage of all accelerating devices in the orbit polygon in volts;
T y - acceleration time in seconds;
P is the length of the orbit of the polygon in meters.
В предложенной схеме ускорителя с продольным магнитным полем потери на синхротронное излучение как для электронов, так и для протонов пренебрежимо малы:
где B - магнитная индукция отклоняющего диполя в теслах;
n - число заряженных частиц.In the proposed scheme of an accelerator with a longitudinal magnetic field, the losses due to synchrotron radiation for both electrons and protons are negligible:
where B is the magnetic induction of the deflecting dipole in tesla;
n is the number of charged particles.
Формула (5) показывает неограниченные возможности способа, основанного на ускорении и транспортировке заряженных частиц по орбите в продольном магнитном поле. Энергия традиционных ускорителей пропорциональна их геометрическим размерам, т.е. процесс ускорения основан на бесполезном рассеянии энергии в пространстве. В предложенном способе процесс ускорения наоборот основан на максимальной концентрации энергии в пространстве; а это означает, что закончилась эпоха гигантских ускорителей с расточительным потреблением энергии; на смену им появляются малогабаритные сверхмощные ускорители заряженных частиц (СГЧЗ), которые в дальнейшем будем называть сверхмощными генераторами электронов, протонов, т.е. СГЭ и СГП и т.д. с энергией
Е >...1015...1020... эВ (7).Formula (5) shows the unlimited possibilities of the method based on the acceleration and transportation of charged particles in orbit in a longitudinal magnetic field. The energy of traditional accelerators is proportional to their geometric dimensions, i.e. The acceleration process is based on the useless dissipation of energy in space. In the proposed method, the acceleration process, on the contrary, is based on the maximum concentration of energy in space; which means that the era of giant accelerators with wasteful energy consumption has ended; they are replaced by small-sized super-powerful accelerators of charged particles (GCHZ), which in the future will be called super-powerful generators of electrons, protons, i.e. SHE and SHP, etc. with energy
E> ... 10 15 ... 10 20 ... eV (7).
В [14, 15] приведены описания сверхмощных генераторов электронов и протонов. In [14, 15], descriptions of superpower generators of electrons and protons are given.
Из формулы (5) видно, что величина достигаемой энергии обратно пропорциональна периметру многоугольника, т.е. СГЭ и СГП основаны на максимальной компактности, что обусловливает новые возможности ускорительной техники по всем возможным направлениям. It can be seen from formula (5) that the amount of energy achieved is inversely proportional to the perimeter of the polygon, i.e. SHE and SHP are based on maximum compactness, which leads to new opportunities for accelerator technology in all possible directions.
В [3, 6] показаны схемы ускорителей на встречных пучках (УВП). В установках на встречных пучках накопительные кольца - это вакуумные камеры, помещенные в магнитное поле, которое, как правило, создается секторными магнитами, разделенными прямыми линейными промежутками. УВП содержит 1 или 2 накопительных кольца в зависимости от полярности встречных пучков. Предварительное ускорение - от синхрофазотрона. Возможно дополнительное ускорение в накопительных кольцах для компенсации потерь энергии на синхротронное излучение и ионизацию остаточного газа в вакуумной камере. Большая величина жизни пучков достигается при высоком уровне вакуума в накопительных кольцах. Для уменьшения сечения встречных пучков применяется специальная магнитная фокусировка. Конструктивные недостатки установок на встречных пучках исходят из ошибочных концепций в процессе развития ускорительной техники, которые показаны в [17]. Развитие ускорительной техники произошло с принципиальными отклонениями от принципов построения эффективных автоматических систем, что в итоге привело к тому, что лидер ускорительной техники синхрофазотрон потерял перспективу своего развития и превратился в одиозный объект гигантских размеров с громадным пассивным потреблением энергии. In [3, 6], the schemes of oncoming beam accelerators (CWP) are shown. In colliding beam installations, storage rings are vacuum chambers placed in a magnetic field, which is usually created by sector magnets separated by straight linear gaps. UVP contains 1 or 2 storage rings depending on the polarity of the oncoming beams. Preliminary acceleration - from the synchrophasotron. Additional acceleration in the storage rings is possible to compensate for energy losses due to synchrotron radiation and ionization of the residual gas in the vacuum chamber. A large beam life is achieved with a high level of vacuum in the storage rings. To reduce the cross section of the oncoming beams, a special magnetic focusing is used. The design flaws of the colliding beam systems come from erroneous concepts in the development of accelerator technology, which are shown in [17]. The development of accelerator technology occurred with fundamental deviations from the principles of building effective automatic systems, which ultimately led to the fact that the leader of the accelerator technology, the synchrophasotron, lost the prospect of its development and turned into an odious object of gigantic proportions with enormous passive energy consumption.
На фиг. 1 показана схема сверхмощного генератора заряженных частиц (СГЗЧ), где цифрой 1 обозначен блок в комплектации фиг.2 или фиг.3; 2 - отклоняющий диполь с продольным магнитным полем; 3, 4, 10 - уплотняющие устройства с продольным магнитным полем; 5, 6, 7, 11 - источники тока на основе эффектов бесконечного усиления;
12 - блок высокого напряжения на основе эффектов бесконечного усиления.In FIG. 1 shows a diagram of a heavy-duty generator of charged particles (CPS), where the
12 is a high voltage block based on infinite gain effects.
8 - ускоряющее устройство. 8 - accelerating device.
На фиг. 1, 2, 3 показано максимальное количество источников тока; их количество можно уменьшить путем соответствующего последовательного включения устройств магнитной системы. In FIG. 1, 2, 3 shows the maximum number of current sources; their number can be reduced by appropriately sequentially connecting the devices of the magnetic system.
Диполи и уплотняющие устройства конструктивно выполнены в виде катушек с продольным магнитным полем:
- с охлаждением или без него,
- на сильных импульсных магнитных полях [18],
- на основе сверхпроводящей конструкции.Dipoles and sealing devices are structurally made in the form of coils with a longitudinal magnetic field:
- with or without cooling,
- in strong pulsed magnetic fields [18],
- based on a superconducting structure.
На фиг. 1 стрелками показана центральная орбита СГЗЧ в виде шестиугольника; из представленных выше формул хорошо видны предложения, которые характеризуют СГЗЧ, в частности, определяют оптимальное число сторон многоугольника. In FIG. 1 arrows show the central orbit of the CMS in the form of a hexagon; From the above formulas, the sentences that characterize the SHMS are clearly visible, in particular, determine the optimal number of sides of the polygon.
В традиционных ускорителях с гигантскими размерами и низким качеством силовых устройств существует проблема устойчивости при транспортировке заряженных частиц на большие расстояния (проблема фокусировки). В СГЗЧ, который является малогабаритным объектом с идеальными источниками питания, нет проблемы фокусировки, и поэтому устройства 3, 4, 10 названы уплотняющими устройствами, которые обеспечивают:
- требуемую величину плотности пространственного заряда;
- управление размером пучка за счет изменения индукции магнитного поля. Плотность пространственного заряда равна:
- для электронов ρэ = 485•1010γB2 электрон/см3 ; (8)
- для протонов ρп = 265•107γB2 протон/см3.In traditional accelerators with gigantic dimensions and low quality power devices, there is a stability problem when transporting charged particles over long distances (focusing problem). In the CMS, which is a small-sized object with ideal power sources, there is no focusing problem, and therefore
- the required value of the density of the space charge;
- control of the beam size due to changes in the magnetic field induction. The space charge density is equal to:
- for electrons ρ e = 485 • 10 10 γB 2 electron / cm 3 ; (8)
- for protons ρ p = 265 • 10 7 γB 2 proton / cm 3 .
Параметры площадки ускорения (величина индукции магнитного поля, время ускорения) обеспечиваются управляемыми источниками питания 5, 6, 7, 11, 12 на основе эффектов бесконечного усиления, способными точно выдерживать и повторять неограниченное число раз заданное магнитное поле в диполях и уплотняющих устройствах, и точно поддерживать заданное напряжение в блоке 12. Из формулы (5) видно, что величина достигаемой энергии СГЗЧ непосредственно не зависит от магнитной индукции диполя 2 - процесс ускорения заряженных частиц идет при постоянном заданном токе питания диполя 2. The parameters of the acceleration pad (the magnitude of the magnetic field induction, the acceleration time) are provided by controlled
В известных ускорителях процесс ускорения заряженных частиц осуществляется на основе высокочастотного способа ускорения, особенности которого надо рассматривать как принципиальные недостатки высокочастотной системы ускорения [19] . На фиг. 3 развернута структура блока 1, когда ускоряющее устройство 8 содержит равномерно размещенные ускоряющие электроды 9, конструктивно выполненные на основе принципа геометрической симметрии, которую имеют:
- две симметрично расположенные пластины,
- две симметрично расположенные полусферы,
- два симметрично расположенных кольца с отверстиями для пролета заряженных частиц.In known accelerators, the process of accelerating charged particles is carried out on the basis of a high-frequency acceleration method, the features of which should be considered as fundamental shortcomings of a high-frequency acceleration system [19]. In FIG. 3, the structure of
- two symmetrically located plates,
- two symmetrically located hemispheres,
- two symmetrically arranged rings with holes for the passage of charged particles.
Симметричная форма ускоряющих электродов позволяет по законам электростатики подавить тормозящие электрические поля при пролете заряженных частиц через ускоряющие электроды, которые установлены в уплотняющем устройстве 10. Из схемы сверхмощного генератора заряженных частиц (СГЗЧ) и формулы (3) видно, что
- число равноценных инжекционных входов может быть равно числу углов каждого многоугольника, причем при самом минимальном уровне энергии инжекции,
- диапазон энергии СГЗЧ соответствует (7).The symmetric shape of the accelerating electrodes allows, according to the laws of electrostatics, to suppress inhibitory electric fields during the passage of charged particles through the accelerating electrodes, which are installed in the
- the number of equivalent injection inputs can be equal to the number of angles of each polygon, and at the very minimum level of injection energy,
- the energy range of the SPS corresponds to (7).
Ускоритель на встречных пучках (УВП) может быть смонтирован в нескольких вариантах, в частности в варианте фиг.4, где
1 - блок в комплектации фиг.2 или фиг.3;
3 - ускоряющее устройство.The oncoming beam accelerator (UVP) can be mounted in several versions, in particular in the embodiment of FIG. 4, where
1 - block in the configuration of figure 2 or figure 3;
3 - accelerating device.
На фиг.4 стрелками показано движение заряженных частиц по орбитам многоугольников СГЗЧ и указан участок встречно совмещенных орбит многоугольников. In Fig. 4, the arrows show the movement of charged particles along the orbits of the CGS polygons and indicate the portion of the counter-aligned orbits of the polygons.
Сверхвысокая энергия СГЗЧ и уплотняющие устройства в соответствии с (8) и (9) обеспечивают совместно с идеальными источниками питания сверхвысокое сжатие частиц в ускорителе на встречных пучках. В отличие от известных установок на встречных пучках светимость встречных пучков по предложенному способу:
- возрастает с увеличением их энергии,
- обратно пропорциональна периметру многоугольников.In accordance with (8) and (9), the ultrahigh energy of the SZGS and sealing devices provide, together with ideal power sources, ultrahigh particle compression in the accelerator against the oncoming beams. In contrast to the known installations on oncoming beams, the luminosity of oncoming beams according to the proposed method:
- increases with increasing their energy,
- inversely proportional to the perimeter of the polygons.
Во всех вариантах ускорителей на встречных пучках обеспечивается как непрерывный режим работы, так и импульсный режим работы за счет соответствующего управления источниками питания по заданной программе. In all types of oncoming beam accelerators, both a continuous mode of operation and a pulsed mode of operation are provided due to the corresponding control of power sources according to a given program.
Источники информации
1. Гринберг А.Л. Библиография по ускорителям. Л.: Наука, 1970.Sources of information
1. Greenberg A.L. Accelerator bibliography. L .: Science, 1970.
2. Будкер Г.И. Ускоритель со встречными пучками //УФН, 1976, т. 89, вып. 4. 2. Budker G.I. Accelerator with colliding beams // UFN, 1976, v. 89, no. 4.
3. Лебедев А.Н., Шальнов А.В. Основы физики и техники ускорителей. М.: Энергоатомиздат, 1991. 3. Lebedev A.N., Shalnov A.V. Fundamentals of physics and technology of accelerators. M .: Energoatomizdat, 1991.
4. Скринский А. Н. Встречные пучки - настоящее и будущее. Труды Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1979. 4. Skrinsky A. N. Colliding beams - present and future. Proceedings of the All-Union Conference on Charged Particle Accelerators, Dubna, 1979.
5. Наумов А.А. Тяжелая артиллерия физики //Наука, 6, 1968. 5. Naumov A.A. Heavy artillery of physics // Nauka, 6, 1968.
6. БСЭ, 27, 1977. 6. TSB, 27, 1977.
7. Алиханян А. И. , Хейфец С.А., Есин С.К. Накопители электронов и позитронов //УФН, 1963, 81, 1. 7. Alikhanyan A.I., Kheifets S.A., Yesin S.K. Accumulators of electrons and positrons // UFN, 1963, 81, 1.
8. Мельников В.А. Система поперечных обратных связей для LHC //Новости ОИЯИ, 1998, 1. 8. Melnikov V.A. The system of transverse feedbacks for the LHC // JINR News, 1998, 1.
9. Перкинс Д. Введение в физику высоких энергий. М.: Энергоатомиздат, 1991. 9. Perkins D. Introduction to high-energy physics. M .: Energoatomizdat, 1991.
10. Клапдор-Клайнгротхаус В., Штаудт А. Неускорительная физика элементарных частиц. М.: Наука, Физматлит, 1997. 10. Klapdor-Klingrothaus V., Staudt A. Non-accelerator particle physics. M .: Science, Fizmatlit, 1997.
11. Кейн Г. Современная физика элементарных частиц. М.: Мир, 1990. 11. Kane G. Modern physics of elementary particles. M .: Mir, 1990.
12. Гинзбург В.Л. Наука и жизнь, 12, 1999. 12. Ginzburg V.L. Science and Life, 12, 1999.
13. Вестник РАН, март, 1998. 13. Vestnik RAN, March, 1998.
14. Гладков Б.Д. Способ ускорения электронов, 2000102814. 14. Gladkov B.D. Electron Acceleration Method, 2000102814.
15. Гладков Б.Д. Способ ускорения заряженных частиц, 2000102815. 15. Gladkov B.D. The method of accelerating charged particles, 2000102815.
16. Балакин В.Е., Будкер Г.И., Скринский А.Н. Труды 6 Всесоюзного совещания, Д., 1979. 16. Balakin V.E., Budker G.I., Skrinsky A.N. Proceedings of the 6th All-Union Conference, D., 1979.
17. Гладков Б. Д. Системы с бесконечным усилением (идеальные системы). Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Протвино, 1995. 17. Gladkov B. D. Systems with infinite gain (ideal systems). The dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Protvino, 1995.
18. Сильные и сверхсильные магнитные поля и их применение / Дрансфельд К. и др. Под ред. Ф.Херлаха. М.: Мир, 1988. 18. Strong and superstrong magnetic fields and their application / Dransfeld K. et al. Ed. F.Herlah. M .: Mir, 1988.
19. Гладков Б.Д. Протонный синхротрон, БИ 5, 2000. 19. Gladkov B.D. Proton Synchrotron,
20. Комар Е.Г. Основы ускорительной техники, М.: Атомиздат, 1975. 20. Komar E.G. Fundamentals of accelerator technology, Moscow: Atomizdat, 1975.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000121619/06A RU2187219C2 (en) | 2000-08-17 | 2000-08-17 | Method of acceleration on counter-propagating beams and device based on method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000121619/06A RU2187219C2 (en) | 2000-08-17 | 2000-08-17 | Method of acceleration on counter-propagating beams and device based on method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000121619A RU2000121619A (en) | 2001-09-20 |
RU2187219C2 true RU2187219C2 (en) | 2002-08-10 |
Family
ID=20239159
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000121619/06A RU2187219C2 (en) | 2000-08-17 | 2000-08-17 | Method of acceleration on counter-propagating beams and device based on method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2187219C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462009C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-09-20 | Мурадин Абубекирович Кумахов | Method of changing direction of beam of accelerated charged particles, device for realising said method, electromagnetic radiation source, linear and cyclic charged particle accelerators, collider and means of producing magnetic field generated by current of accelerated charged particles |
RU2462782C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-09-27 | Мурадин Абубекирович Кумахов | Method of transforming beams of accelerated charged particles and guide structure for realising said method |
WO2013043709A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Muons, Inc. | Method and apparatus for complete muon collider cooling channel design and simulations |
CN109862686A (en) * | 2019-02-02 | 2019-06-07 | 惠州离子科学研究中心 | Ion-ion and bundle device |
-
2000
- 2000-08-17 RU RU2000121619/06A patent/RU2187219C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛЕБЕДЕВ А.Н. и др. Основы физики и техники ускорителей. - М.: Энергоатомиздат, 1991, с. 407. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462009C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-09-20 | Мурадин Абубекирович Кумахов | Method of changing direction of beam of accelerated charged particles, device for realising said method, electromagnetic radiation source, linear and cyclic charged particle accelerators, collider and means of producing magnetic field generated by current of accelerated charged particles |
RU2462782C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-09-27 | Мурадин Абубекирович Кумахов | Method of transforming beams of accelerated charged particles and guide structure for realising said method |
WO2012169932A2 (en) | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Kumakhov Muradin Abubekirovich | Method for changing the direction of an accelerated charged particle beam, a device for implementing said method, a source of electromagnetic radiation, linear and circular charged particle accelerators, a collider and means for producing a magnetic field created by a stream of accelerated charged particles |
WO2012169933A2 (en) * | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Kumakhov Muradin Abubekirovich | Method for converting accelerated charged particle beams and a guidance structure for implementing such a method |
WO2012169933A3 (en) * | 2011-06-08 | 2013-03-21 | Kumakhov Muradin Abubekirovich | Method for converting accelerated charged particle beams and a guidance structure for implementing such a method |
WO2012169932A3 (en) * | 2011-06-08 | 2013-03-21 | Kumakhov Muradin Abubekirovich | Method and device for changing the direction of a charged particle beam |
US9779905B2 (en) | 2011-06-08 | 2017-10-03 | Muradin Abubekirovich Kumakhov | Method and device for changing the direction of movement of a beam of accelerated charged particles |
WO2013043709A1 (en) * | 2011-09-20 | 2013-03-28 | Muons, Inc. | Method and apparatus for complete muon collider cooling channel design and simulations |
CN109862686A (en) * | 2019-02-02 | 2019-06-07 | 惠州离子科学研究中心 | Ion-ion and bundle device |
CN109862686B (en) * | 2019-02-02 | 2021-12-17 | 惠州离子科学研究中心 | Ion-ion beam combining device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102119584B (en) | High-current DC proton accelerator | |
CN108566721A (en) | Linear accelerator and synchrotron | |
Trubnikov et al. | Project of the Nuclotron-based ion collider facility (NICA) at JINR | |
Takayama et al. | Racetrack-shape fixed field induction accelerator for giant cluster ions | |
Kamerdzhiev et al. | COSY 2 MeV cooler: design, diagnostic and commissioning | |
Levichev et al. | Electron–positron beam collision studies at the Budker Institute of Nuclear Physics | |
RU2187219C2 (en) | Method of acceleration on counter-propagating beams and device based on method | |
Lee et al. | Heavy ion induction linac drivers for inertial confinement fusion | |
Humphries Jr et al. | Image charge focusing of relativistic electron beams | |
Reva et al. | High voltage cooler NICA status and ideas | |
Steere | A timeline of major particle accelerators | |
Alexandrov et al. | JINR tau-charm factory design considerations | |
Richter et al. | The SLAC Linear Collider | |
Johnson et al. | Gaseous hydrogen and muon accelerators | |
Anashin et al. | Project of the compact superconducting storage ring Siberia-SM | |
Bryzgunov et al. | The status of the electron cooling system for the NICA collider | |
Shvedunov et al. | Improved mobile 70 MeV race-track microtron design | |
Poseryaev et al. | Design of 12 MeV RTM for multiple applications | |
RU2169444C1 (en) | Process of acceleration of charged particles and device based on it | |
Takeda | Japan Linear Collider (JLC) | |
Ermakov et al. | Design of a linear accelerator with a magnetic mirror on the beam energy of 45 MeV | |
Ivanov | Accelerator complex U70 of IHEP: status and upgrades | |
Crowley-Milling | High-energy particle accelerators | |
Danared | The CRYRING electron cooler | |
Kamitsubo | First commissioning of SPring-8 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060818 |