RU2187911C1 - Device for producing accelerated charged particles - Google Patents
Device for producing accelerated charged particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187911C1 RU2187911C1 RU2000131911/06A RU2000131911A RU2187911C1 RU 2187911 C1 RU2187911 C1 RU 2187911C1 RU 2000131911/06 A RU2000131911/06 A RU 2000131911/06A RU 2000131911 A RU2000131911 A RU 2000131911A RU 2187911 C1 RU2187911 C1 RU 2187911C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- structures
- accelerating
- accelerating structures
- charged particles
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к конструктивному исполнению узлов и элементов. The invention relates to accelerator technology, namely, to the design of nodes and elements.
Устройство может быть использовано для получения пучков заряженных частиц большой мощности в непрерывном режиме для уничтожения радиоактивных отходов, в электроядерных схемах наработки радиоактивного топлива и в схемах подкритических реакторов. Ускорители классифицируют по характеру траекторий ускоряемых частиц в них. The device can be used to produce beams of charged particles of high power in continuous mode for the destruction of radioactive waste, in electro-nuclear schemes for the production of radioactive fuel and in schemes of subcritical reactors. Accelerators are classified by the nature of the trajectories of accelerated particles in them.
Управление движением частиц (формой их траектории) производится магнитным (реже электрическим) полем. По характеру траекторий частиц различают циклические и линейные ускорители [Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1985, с. 1383]. Particle motion (the shape of their trajectory) is controlled by a magnetic (less often electric) field. By the nature of particle trajectories, cyclic and linear accelerators are distinguished [Soviet Encyclopedic Dictionary. M .: Soviet Encyclopedia, 1985, p. 1383].
Для ускорения пучков заряженных частиц мегаваттного уровня применяют следующие способы ускорения. The following acceleration methods are used to accelerate beams of charged particles of a megawatt level.
Линейному (далее 1D - одномерному, т.е. ускорению по прямой) способу ускорения соответствует прямолинейная траектория и 1D-ускоритель, который характеризуется большими линейными размерами, например в проекте Лос-Аламосской лаборатории США длина ускорителя составляет 1880 метров [R.A.Jameson. Scaling & Optimization of High-Intensity, Low-Beam-Loss RF Linacs for Neutron Source Drivers, LA-UR-92-2474, Proc. of the Third "Workshop on Advanced Accelerator Concepts, 14-20 June 1992, Port Jefferson, USA, Publ. Amer. Inst. of Physics]. The linear (hereinafter 1D - one-dimensional, i.e. direct acceleration) acceleration method corresponds to a straight-line path and a 1D accelerator, which is characterized by large linear dimensions, for example, in a project of the Los Alamos Laboratory in the USA, the accelerator length is 1880 meters [R.A. Jameson. Scaling & Optimization of High-Intensity, Low-Beam-Loss RF Linacs for Neutron Source Drivers, LA-UR-92-2474, Proc. of the Third "Workshop on Advanced Accelerator Concepts, 14-20 June 1992, Port Jefferson, USA, Publ. Amer. Inst. of Physics].
Циклотронному (далее 2D - двумерному, т.е. ускорению в плоскости) способу соответствует плоская траектория ускоряемых частиц и устройство - циклотрон, который характеризуется меньшими размерами, но очень большой массой и ограниченными возможностями по мощности в пучке (менее 20 МВт) в связи с проблемами пространственного заряда ускоряемого пучка [C. Rubbia. On Heavy Ion Accelerators for Inertial Confinment Fussion, CERN-PPE/91-117, July 1991]. The cyclotron (hereinafter 2D - two-dimensional, i.e. acceleration in the plane) method corresponds to a flat trajectory of accelerated particles and a device - a cyclotron, which is characterized by a smaller size, but very large mass and limited possibilities for power in the beam (less than 20 MW) due to problems of space charge of an accelerated beam [C. Rubbia. On Heavy Ion Accelerators for Inertial Confinment Fussion, CERN-PPE / 91-117, July 1991].
Известен ускоритель CEBAF [G.A. Krafft. Stutus of the Continuous Electron Beam Accelerator Facility, Proc. of the 1994 International Linac Conf., Tsukuba, Japan, Aug. 21-26, 1994, Vol.1, p. 9-13], в котором реализован способ ускорения релятивистских электронов. Ускоритель работает в непрерывном режиме, используемые в нем две линейные (1D) ускоряющие структуры выполнены из идентичных (постоянного шага) ячеек. Known accelerator CEBAF [G.A. Krafft. Stutus of the Continuous Electron Beam Accelerator Facility, Proc. of the 1994 International Linac Conf., Tsukuba, Japan, Aug. 21-26, 1994, Vol. 1, p. 9-13], which implements a method for accelerating relativistic electrons. The accelerator operates in continuous mode, the two linear (1D) accelerating structures used in it are made of identical (constant step) cells.
Ускоряемый пучок частиц многократно ускоряют поочередно в этих двух параллельно друг другу размещенных и лежащих в одной плоскости структурах. После каждого прохождения структуры пучок с помощью поворотных (строго на 180o) и отклоняющих и направляющих магнитов разводят (с помощью 2200 магнитов, питаемых 1800 источниками тока) на отдельные пространственно разделенные (по высоте), выполненные в виде дуг полуокружностей, магнитные дорожки. После прохождения полуокружности магнитной дорожки пучок направляют поочередно в ту или другую ускоряющую структуру. Тем самым пучок в CEBAF совершает четыре полных оборота и один полуоборот, причем в системах поворота пучка (по магнитным дорожкам) пучок движется каждый раз в своей плоскости. При этом из всех вертикально разделенных плоскостей магнитной проводки пучка ускоряемые частицы направляют в размещенные в одной плоскости укоряющие структуры. Никаких фокусирующих элементов ускоряющие структуры не содержат.The accelerated particle beam is repeatedly accelerated alternately in these two structures located parallel to one another and lying in the same plane. After each passage of the structure, the beam is rotated (with the help of 2200 magnets fed by 1800 current sources) using rotary (strictly 180 ° ) and deflecting and guiding magnets into separate spatially separated (in height) magnetic paths made in the form of semicircular arcs. After passing the semicircle of the magnetic track, the beam is sent alternately to one or another accelerating structure. Thus, the beam in CEBAF makes four full revolutions and one half-revolution, and in beam rotation systems (along magnetic tracks) the beam moves each time in its plane. In this case, from all vertically separated planes of the magnetic beam conducting, the accelerated particles are directed into the reproaching structures located in the same plane. Accelerating structures do not contain any focusing elements.
Часто ускоритель с таким расположением двух ускоряющих структур и с системой поворотных магнитов называют рейстреком (racetrack). Наличие в данной установке двух параллельных и расположенных в одной плоскости 1D-ускоряющих структур, которые используют многократно - 4 и 5 раз соответственно для ускорения одного и того же пучка - позволяет рассматривать эту установку как 2D-ускоряющую систему. С другой стороны, проводка пучка в магнитных системах поворота является трехмерной, что позволяет рассматривать CEBAF в целом как "квази 3D-ускоритель", в котором реализован квазитрехмерный способ ускорения релятивистских заряженных частиц (реализован 2D - способ ускорения и 3D - способ проводки пучка). Often an accelerator with such an arrangement of two accelerating structures and with a system of rotary magnets is called a racetrack. The presence in this installation of two parallel and 1D-accelerating structures that are used repeatedly - 4 and 5 times respectively to accelerate the same beam - allows us to consider this installation as a 2D-accelerating system. On the other hand, the beam wiring in magnetic rotation systems is three-dimensional, which allows us to consider CEBAF as a whole as a “quasi 3D accelerator” that implements a quasi-three-dimensional method for accelerating relativistic charged particles (a 2D acceleration method and a 3D beam wiring method are implemented).
Известен также способ и устройство получения ускоренных заряженных частиц (как нерелятивистских, так и релятивистских), реализуемый в 3D-устройстве, включающем множество ускоряющих структур, лежащих в разных горизонтальных плоскостях. Структуры соединены друг и другом магнитными узлами поворота [Патент РФ 2152142, МПК Н 05 Н 7/00, опубл. 27.06.2000]. There is also a known method and device for producing accelerated charged particles (both nonrelativistic and relativistic), implemented in a 3D device that includes many accelerating structures lying in different horizontal planes. The structures are connected to each other by magnetic rotation nodes [RF Patent 2152142, IPC N 05 N 7/00, publ. 06/27/2000].
Пучок однократно ускоряют последовательно в линейных (1D-одномерных) ускоряющих структурах. Ускоряющие структуры располагают так, что векторы направления движения пучка в смежных структурах образуют угол менее 180o для создания непрерывной трехмерной траектории частиц, которая в таком ускорителе является конической, цилиндрической или плоской спиралью. Ось, относительно которой формируют такие траектории-спирали, вертикальна. Соседние структуры соединяют магнитными системами поворота пучка.The beam is accelerated once sequentially in linear (1D-one-dimensional) accelerating structures. The accelerating structures are arranged so that the direction vectors of the beam in adjacent structures form an angle of less than 180 o to create a continuous three-dimensional particle trajectory, which in such an accelerator is a conical, cylindrical or plane spiral. The axis relative to which such spiral paths are formed is vertical. Neighboring structures are connected by magnetic beam rotation systems.
Входы и выходы некоторых из линейных ускоряющих структур могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости. The inputs and outputs of some of the linear accelerating structures can be located in one horizontal plane.
При реализации 3D-способа ускорения в 3D-ускорителе частицы однократно "проходят" каждую ускоряющую структуру и каждый магнитный узел поворота, причем в последних частицы поворачивают на угол, меньший 180o, что создает (обеспечивает) в пространстве движение ускоряемых частиц по разомкнутой спиральной траектории.When implementing the 3D acceleration method in a 3D accelerator, particles “pass” once each accelerating structure and each magnetic rotation node, and in the latter particles are rotated by an angle less than 180 o , which creates (provides) in space the movement of accelerated particles along an open spiral path .
Недостатком известного 3D-ускорителя является относительная сложность и громоздкость конструкции. Принципиальную сложность 3D-ускорителя составляет горизонтальное размещение ускоряющих структур и соответствующих им фокусирующих соленоидов. Необходимость точного совмещения продольной оси ускоряющих структур с магнитной осью соленоидов при длинах структур порядка 5 метров не позволяет закреплять структуры в криостатах соленоидов на торцах последних (из-за недопустимо большого прогиба и структур, и соленоидов). Применение промежуточных опор увеличивает теплопритоки к ваннам с жидким гелием, в которых находятся соленоиды. В известном устройстве задача совмещения оси ускоряющей структуры с магнитной осью соленоида относится к классу задач-парадоксов, в которых улучшение одного параметра неотделимо от ухудшения параметров другого (здесь: прямолинейность/теплопритоки). A disadvantage of the known 3D accelerator is the relative complexity and cumbersome design. The fundamental difficulty of the 3D accelerator is the horizontal placement of accelerating structures and the corresponding focusing solenoids. The need to precisely combine the longitudinal axis of accelerating structures with the magnetic axis of solenoids at lengths of structures of the order of 5 meters does not allow fixing structures in cryostats of solenoids at the ends of the latter (due to unacceptably large deflection of both structures and solenoids). The use of intermediate supports increases the heat influx to the baths with liquid helium, in which the solenoids are located. In the known device, the task of combining the axis of the accelerating structure with the magnetic axis of the solenoid belongs to the class of paradox tasks in which the improvement of one parameter is inseparable from the deterioration of the parameters of another (here: straightness / heat influx).
В основе изобретения лежит задача получения ускоренных нерелятивистских или релятивистских заряженных пучков частиц мегаваттной мощности с решением "парадокса прямолинейность/теплопритоки", а именно - улучшение обоих параметров. The basis of the invention is the task of obtaining accelerated non-relativistic or relativistic charged particle beams of megawatt power with the solution of the straightforwardness / heat gain paradox, namely the improvement of both parameters.
Сущность решения этой задачи заключается в том, что частицы ускоряют по трехмерной траектории (ее можно назвать антирейстреком или меандром, навитым на трехмерную поверхность в виде призмы), для чего пучок частиц пропускают через линейные ускоряющие структуры (ЛУС), которые размещают в одной вертикальной плоскости и соединяют друг с другом магнитными узлами поворота, при этом некоторыми узлами поворота пучок переводят из одной вертикальной плоскости в смежную вертикальную плоскость. The essence of the solution to this problem is that particles are accelerated along a three-dimensional trajectory (it can be called an anti-track or meander, wound on a three-dimensional surface in the form of a prism), for which a particle beam is passed through linear accelerating structures (LES), which are placed in one vertical plane and connected to each other by magnetic rotation nodes, with some rotation nodes the beam is transferred from one vertical plane to an adjacent vertical plane.
Пучок частиц однократно пропускают и через каждый магнитный узел поворота, и через каждую ускоряющую структуру. Пучок, после ускорения в каждой ЛУС, соединяют друг с другом последовательно магнитными узлами поворота так, что векторы направления движения пучка в смежных структурах образуют угол строго 180o, а направления движения частиц в ускоряющих структурах - вертикальны (сверху вниз или снизу вверх).A beam of particles is passed once through each magnetic rotation unit and through each accelerating structure. The beam, after acceleration in each LUS, is connected to each other sequentially by magnetic rotation nodes so that the vectors of the beam direction in adjacent structures form an angle of strictly 180 o , and the particle directions in accelerating structures are vertical (top to bottom or bottom to top).
Ускоритель содержит последовательность линейных ускоряющих структур, выполненных из ячеек нарастающего шага, расположенных друг относительно друга в пространстве (3D) так, что векторы направления движения пучка в смежных структурах образуют угол строго 180o, и магнитные системы поворота, соединяющие смежные ускоряющие структуры, при этом каждая из систем поворота выполнена так, что произведение величины индукции магнитного поля в узле поворота на радиус поворота пучка в данном узле соответствует значению импульса ускоряемых частиц на выходе и входе смежных структур, соединенных данным узлом поворота. Входные магнитные узлы поворота пучка и выходные узлы каждой линейной ускоряющей структуры всегда расположены попеременно в двух разных горизонтальных плоскостях.The accelerator contains a sequence of linear accelerating structures made of cells of increasing step located relative to each other in space (3D) so that the direction vectors of the beam in adjacent structures form an angle of strictly 180 o , and magnetic rotation systems connecting adjacent accelerating structures, while each of the rotation systems is designed so that the product of the magnetic field induction in the rotation node by the beam rotation radius in this node corresponds to the momentum of the accelerated particles by the exit and entrance of adjacent structures connected by this turn node. The input magnetic nodes of the beam rotation and the output nodes of each linear accelerating structure are always located alternately in two different horizontal planes.
В некоторых вариантах исполнения ускорителя вход и выход некоторых из линейных ускоряющих структур расположены в одной вертикальной плоскости. In some embodiments of the accelerator, the input and output of some of the linear accelerating structures are located in the same vertical plane.
В рейстреках-аналогах, рассмотренных выше, осуществляют многократное прохождение пучка заряженных частиц через одну и ту же ЛУС при смене направления движения ускоряемых частиц в единых магнитных системах поворота (проводки) пучка строго на 180o в горизонтальной плоскости, что не позволяет получить пучки ионов мегаваттной мощности.In the analogue rasterracks considered above, a multiple beam of charged particles passes through the same LUS when changing the direction of movement of accelerated particles in uniform magnetic beam rotation (wiring) systems strictly by 180 o in the horizontal plane, which does not allow obtaining megawatt ion beams power.
В прототипе удается ускорять пучки при нерелятивистских и релятивистских скоростях частиц мегаваттного уровня мощностей с однократным прохождением каждой ЛУС, поворачивая пучок на угол, меньший 180o, при входе в смежную, горизонтально размещенную, структуру.In the prototype, it is possible to accelerate the beams at nonrelativistic and relativistic speeds of particles of megawatt power levels with a single passage of each LES, turning the beam at an angle less than 180 o , at the entrance to an adjacent, horizontally placed structure.
В данном изобретении является новым вертикальное размещение ЛУС и фокусирующих соленоидов с однократным пропусканием пучка заряженных частиц как через каждую ЛУС и соленоид, так и через каждую магнитную систему поворота пучка с изменением направления движения пучка строго на 180o - "антирейстрек-меандр" - и поворотом пучка на угол 2π/N, где N - число секций ЛУС на одной окружности (при виде сверху или снизу вдоль ЛУС).In this invention, it is a new vertical arrangement of LNCs and focusing solenoids with a single transmission of a beam of charged particles both through each LNC and solenoid, and through each magnetic system of beam rotation with a change in the direction of the beam strictly by 180 o - "anti-track meander" - and rotation beam at an angle of 2π / N, where N is the number of sections of the LUS on one circle (when viewed from above or below along the LUS).
Такое размещение ускоряющих структур и соленоидов позволяет разрешить "парадокс прямолинейность/теплопритоки", уменьшить суммарную площадь криогенных объемов и сократить общие теплопритоки к криогенным ваннам криостатов и, кроме того, облегчает юстировку (совмещение) осей ЛУС и соленоидов. This arrangement of accelerating structures and solenoids allows one to resolve the “straightness / heat influx paradox”, reduce the total area of cryogenic volumes and reduce the total heat influx to cryogenic bathtubs of cryostats and, in addition, facilitates the alignment (combination) of the axes of LUS and solenoids.
При реализации такого решения ускоряющие 1D-структуры последовательно соединяют магнитными узлами поворота пучка строго на 180o, структуры размещают вертикально так, что вход и выход каждой ЛУС будут находиться в двух горизонтальных плоскостях, причем входы и выходы смежных структур чередуются, т. е. если, скажем, вход некоторой ЛУС размещен на верхней плоскости, то смежные структуры размещают на той же плоскости выходами, и наоборот: выход этой ЛУС размещают на нижней плоскости рядом с входами двух смежных структур.When implementing such a solution, accelerating 1D structures are sequentially connected by magnetic nodes of beam rotation strictly 180 ° , the structures are placed vertically so that the input and output of each LAN are in two horizontal planes, and the inputs and outputs of adjacent structures alternate, i.e., if , say, the input of a certain LAN is placed on the upper plane, then adjacent structures are placed on the same plane by the exits, and vice versa: the output of this LAN is placed on the lower plane next to the entrances of two adjacent structures.
Допускается размещение криогенных соленоидов в общей ванне с закреплением ЛУС на верхней крышке такого единого криостата, что уменьшает расстояния между смежными ЛУС, сокращаются общие габариты устройства, уменьшаются суммарная площадь криогенных объемов и теплопритоки к ним и увеличивается его сейсмоустойчивость. Плоскости поворотных магнитов, соединяющих три смежные структуры, поворачивают на угол 2π/N вокруг оси центральной ЛУС. Общая ванна криостата может выполняться секционированной, секционированное выполнение ванны (бака) криостата позволяет использовать для конкретных задач одну, две или несколько ускоряющих структур, а не весь ускоритель в целом. It is allowed to place cryogenic solenoids in a common bath with the LUS attached to the top cover of such a single cryostat, which reduces the distance between adjacent LUS, the overall dimensions of the device are reduced, the total area of cryogenic volumes and heat influx to them are reduced, and its seismic resistance is increased. The planes of the rotary magnets connecting the three adjacent structures are rotated by an angle of 2π / N around the axis of the central LAN. The common bath of the cryostat can be performed in partitions, the partitioned execution of the bath (tank) of the cryostat allows one, two or more accelerating structures to be used for specific tasks, and not the entire accelerator as a whole.
Конструкция, реализующая данное устройство, будет призмой - трехмерной объемной геометрической фигурой, а траектория частиц в ней - меандром. The design that implements this device will be a prism - a three-dimensional volumetric geometric figure, and the particle trajectory in it will be a meander.
Техническим результатом данного изобретения является повышение мощности ускорителя, упрощение процедуры юстировки ЛУС и соленоидов, компактность устройства, сейсмостойкость, простота изготовления, возможность изменения конечной энергии в широких пределах в зависимости от поставленных задач. The technical result of this invention is to increase the power of the accelerator, simplifying the procedure for aligning the LUS and solenoids, the compactness of the device, seismic resistance, ease of manufacture, the ability to change the final energy over a wide range depending on the tasks.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения ускоренных заряженных частиц, содержащем последовательность линейных ускоряющих структур, соединенных друг с другом магнитными системами поворота пучка, каждая из ускоряющих структур выполнена из ячеек нарастающего шага и расположена внутри сверхпроводящего соленоида, при этом магнитная система (узел поворота пучка) выполнена так, что произведение величины индукции магнитного поля каждого узла поворота на радиус поворота пучка равно значению импульса ускоряемых частиц на выходе и входе смежных линейных ускоряющих структур, при этом каждая из линейных ускоряющих структур расположена вертикально и соединена узлами поворота пучка так, что векторы направления пучка в смежных ускоряющих структурах расположены строго под углом 180o. Ускоряющие структуры расположены вдоль граней многогранной призмы. При этом по крайней мере между двумя ускоряющими структурами, расположенными вдоль соседних граней многогранной призмы, дополнительно размещено не менее одной ускоряющей структуры. Все ускоряющие структуры расположены в общем криогенном баке и закреплены на его крышке. Бак может быть выполнен секционированным.The technical result is achieved in that in a device for producing accelerated charged particles, containing a sequence of linear accelerating structures connected to each other by magnetic beam rotation systems, each of the accelerating structures is made of incremental cells and is located inside the superconducting solenoid, while the magnetic system (node beam rotation) is made so that the product of the magnitude of the magnetic field induction of each rotation node by the radius of rotation of the beam is equal to the value of the accelerated pulse astits outlet and inlet adjacent linear accelerating structures, wherein each of the linear accelerating structures arranged vertically and connected to the beam rotation units so that the beam direction vectors in the adjacent accelerating structures located strictly at an angle of 180 o. Accelerating structures are located along the faces of a multifaceted prism. At the same time, at least between two accelerating structures located along adjacent faces of the multifaceted prism, at least one accelerating structure is additionally placed. All accelerating structures are located in a common cryogenic tank and are mounted on its lid. The tank may be partitioned.
Существо изобретения представлено на фиг.1, 2, 3. The invention is presented in figure 1, 2, 3.
На фиг.1 схематично представлены две параллельные ЛУС, где 1i,k - ускоряющие линейные структуры; 21,2...i,k - фокусирующие системы (сверхпроводящие соленоиды); 31,2...i,k - узлы поворота пучка.Figure 1 schematically shows two parallel LUS, where 1 i, k are accelerating linear structures; 2 1,2 ... i, k are focusing systems (superconducting solenoids); 3 1,2 ... i, k are the nodes of rotation of the beam.
На фиг. 2 схематично представлен вид ускорителя сверху, при снятой крышке, где 4 - стенки криогенного бака, 5 - перегородки криогенного бака. In FIG. 2 is a schematic top view of the accelerator, with the cover removed, where 4 are the walls of the cryogenic tank, 5 are the walls of the cryogenic tank.
На фиг.3 схематично представлен вариант исполнения ускорителя, когда на одной грани многогранной призмы расположено несколько, в данном случае три, ускоряющих системы. Figure 3 schematically shows an embodiment of the accelerator when several, in this case three, accelerating systems are located on one face of a multifaceted prism.
Устройство работает следующим образом. Заряженные частицы (ионы) попадают на вход первой линейной ускоряющей структуры 11, помещенной в сверхпроводящий соленоид 21, создающий необходимое фокусирующее магнитное поле, удерживающее частицы вблизи траектории ускорения (оси ускоряющих зазоров и ось магнитного поля совмещены). ЛУС 11 подсоединена к источнику высокочастотного питания, обеспечивающему необходимую амплитуду ускоряющей находящейся в синхронизме со скоростью ускоряющей частицы обратной гармоники бегущего высокочастотного электромагнитного поля или в синхронизме со стоячей волной. Выход первой 11 ЛУС соединяют соответствующим узлом поворота пучка со входом второй (последующей) 12 ЛУС системой поворота пучка 31. Магнитная система 32 соединена с выходом второй ЛУС 12, также подсоединенной к ВЧ-питанию и соединенной, в свою очередь, со следующей ЛУС посредством своей системы поворота пучка.The device operates as follows. Charged particles (ions) enter the input of the first linear accelerating structure 1 1 placed in a superconducting solenoid 2 1 , which creates the necessary focusing magnetic field that holds particles near the acceleration path (the axes of the accelerating gaps and the axis of the magnetic field are aligned). LUS 1 1 is connected to a source of high-frequency power supply, which provides the necessary amplitude of the accelerating, which is in synchronism with the speed of the accelerating particle inverse harmonic of the traveling high-frequency electromagnetic field or in synchronism with the standing wave. The output of the first 1 1 LOS is connected by the corresponding node of the beam rotation to the input of the second (subsequent) 1 2 LUS by the beam rotation system 3 1 . The magnetic system 3 2 is connected to the output of the second LUS 1 2 , also connected to the RF power and connected, in turn, to the next LUS through its beam rotation system.
Угол, образуемый векторами направления движения пучка в смежных структурах, составляет 180o.The angle formed by the direction vectors of the beam in adjacent structures is 180 o .
Последующая структура аналогично соединена со следующей структурой. Частицы, получившие необходимую энергию в электростатическом инжекторе, поступают в первую ЛУС, ускоряются и группируются в ней высокочастотным полем, проходят структуру 11, будучи удерживаемыми продольным магнитным полем соленоида 21, поворачивают под действием поперечного магнитного поля системы поворота пучка 31 и поступают во вторую структуру 12. После прохождения ряда структур, по числу равных N-числу ЛУС на одной окружности, пучок совершает (в плане) первый полный 2π-поворот по сложной трехмерной поверхности - многогранной призме. Для получения больших значений энергии ускоряемого пучка последующие ЛУС (и их соленоиды и системы поворота пучка) размещают во втором (внешнем или внутреннем) кольце, закрепляя ЛУС на верхней крышке общего секционированного криостата. Далее процесс ускорения осуществляется аналогично. По мере роста энергии частиц магнитное поле в системах поворота пучка и/или радиус поворота также растут. По выходу из ускорителя пучок поступает в системы разводки пучка и далее - на мишени. Ускорение пучка частиц производят на обратной пространственной гармонике распространяющегося навстречу ускоряемым частицам электромагнитного поля или на стоячей волне.The subsequent structure is likewise connected to the following structure. Particles that have received the necessary energy in an electrostatic injector enter the first LSC, are accelerated and grouped in it by a high-frequency field, pass through the structure 1 1 , being held by the longitudinal magnetic field of the solenoid 2 1 , rotate under the influence of the transverse magnetic field of the beam rotation system 3 1, and enter second structure 1 2 . After passing through a number of structures equal in number to the N-number of LUSs on one circle, the beam makes (in plan) the first full 2π-turn along a complex three-dimensional surface - a multifaceted prism. To obtain large values of the energy of the accelerated beam, the subsequent LUSs (and their solenoids and beam rotation systems) are placed in the second (outer or inner) ring, fixing the LUS on the top cover of the general sectioned cryostat. Further, the acceleration process is carried out similarly. As the particle energy increases, the magnetic field in the beam rotation systems and / or the radius of rotation also increase. Upon exiting the accelerator, the beam enters the beam distribution systems and then to the target. The particle beam is accelerated at the inverse spatial harmonic of the electromagnetic field propagating towards the accelerated particles or at a standing wave.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000131911/06A RU2187911C1 (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Device for producing accelerated charged particles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000131911/06A RU2187911C1 (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Device for producing accelerated charged particles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2187911C1 true RU2187911C1 (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20243688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000131911/06A RU2187911C1 (en) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Device for producing accelerated charged particles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2187911C1 (en) |
-
2000
- 2000-12-20 RU RU2000131911/06A patent/RU2187911C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7098615B2 (en) | Radio frequency focused interdigital linear accelerator | |
| US6433494B1 (en) | Inductional undulative EH-accelerator | |
| US5113141A (en) | Four-fingers RFQ linac structure | |
| US4853173A (en) | Method of producing fusion reactions and apparatus for a fusion reactor | |
| Kekelidze et al. | Project nuclotron-based ion collider fAcility at JINR | |
| US6777893B1 (en) | Radio frequency focused interdigital linear accelerator | |
| WO1996006445A1 (en) | Radio frequency focused drift tube linear accelerator | |
| Agapov et al. | Relativistic nuclear physics at JINR: from the synchrophasotron to the NICA collider | |
| RU2187911C1 (en) | Device for producing accelerated charged particles | |
| RU18040U1 (en) | DEVICE FOR ACCELERATED CHARGED PARTICLES | |
| Blewett | Linear accelerator injectors for proton-synchrotrons | |
| RU2152142C1 (en) | Method and device for production of accelerated charged particles | |
| Storey | A superconducting RF deflecting cavity for the ARIEL e-linac separator | |
| Blann | Heavy ion accelerators of the future | |
| WO2007142699A2 (en) | Advanced method and assembly for nuclear fusion using multiple intersecting positive ion storage rings | |
| Hopper | Development of superconducting spoke cavities for high-velocity applications | |
| Cole et al. | Particle accelerators | |
| TERWILLIGER et al. | DW KERST,* FT COLE,† HR CRANE, LW JONES,‡ LJ LASLETT, T. OHKAWA,|| AM SESSLER, KR SYMON | |
| Harrison | Resonant extraction at the tevatron | |
| Ikegami | The RCNP ring cyclotron facilities | |
| Ziemann et al. | Accelerator Physics and Technology | |
| Dougherty et al. | Practical Aspects of Particle Therapy Accelerators | |
| Welsch | Investigation and optimization of transverse non-linear beam dynamics in the high-energy storage ring HESR | |
| RU2422928C1 (en) | Device for rotating beam of high-energy heavy ions | |
| Myers et al. | Transport of polarized ions through a tandem-superconducting-linac heavy-ion accelerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051221 |