RU2359434C2 - Method for induction acceleration of charged particles - Google Patents

Method for induction acceleration of charged particles Download PDF

Info

Publication number
RU2359434C2
RU2359434C2 RU2007125375/06A RU2007125375A RU2359434C2 RU 2359434 C2 RU2359434 C2 RU 2359434C2 RU 2007125375/06 A RU2007125375/06 A RU 2007125375/06A RU 2007125375 A RU2007125375 A RU 2007125375A RU 2359434 C2 RU2359434 C2 RU 2359434C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
induction
particles
orbit
charged particles
field
Prior art date
Application number
RU2007125375/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007125375A (en
Inventor
Геннадий Варламович Долбилов (RU)
Геннадий Варламович Долбилов
Original Assignee
Геннадий Варламович Долбилов
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 Геннадий Варламович Долбилов filed Critical Геннадий Варламович Долбилов
Priority to RU2007125375/06A priority Critical patent/RU2359434C2/en
Publication of RU2007125375A publication Critical patent/RU2007125375A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2359434C2 publication Critical patent/RU2359434C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention is related to accelerating equipment and may be used in creation of induction cyclic accelerators of industrial purpose. Method of induction acceleration of charged particles consists in generation of magnetic filed increasing in time, injection of charged particles in it, acceleration of particles by induction electric field and withdrawal of accelerated particles. Magnetic field is generated with average value of magnetic induction, which is much lower than value of induction in orbit. Sign-changing gradient of magnetic field is generated in orbit with index of field, which is much higher than unit (intense focusing). Charged particles are accelerated by impulses of induction electric field with duration of impulses, which is much lower compared to time of field growth in orbit and is equal to half of particles circulation period with frequency of pulses repetition, which is equal to frequency of particles circulation and amplitude ΔU=ΔBvR0, where: ΔB is growth of induction per time of single circle, R0 is orbit radius, v is velocity of particles.
EFFECT: increased average power of accelerated charged particles beam.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании индукционных циклических ускорителей промышленного назначения, например, для очистки дымовых газов промышленных предприятий от вредных SOx и NOx окислов, модификации и производства новых материалов, стерилизации медицинских инструментов и пищевых продуктов, дезинфекции медицинских и др. отходов.The invention relates to accelerator technology and can be used to create induction cyclic accelerators for industrial use, for example, for cleaning flue gases of industrial enterprises from harmful SO x and NO x oxides, modification and production of new materials, sterilization of medical instruments and food products, disinfection of medical and other waste.

Все известные индукционные циклические ускорители, бетатроны, с постоянным радиусом орбиты ускоряемых электронов используют классический способ ускорения, включающий инжекцию частиц в нарастающее магнитное поле, в котором средняя величина индукции нарастающего магнитного поля в два раза превышает магнитную индукцию на равновесной орбите и ускорение их индукционным электрическим полем. Таким образом обязательным является выполнение бетатронного условия "2:1", например, Дж.Ливингуд. «Принципы работы классических ускорителей». Издательство иностранной литературы, Москва 1963, с.238-244.All known induction cyclic accelerators, betatrons, with a constant radius of the orbit of accelerated electrons use the classical method of acceleration, which involves injecting particles into a growing magnetic field, in which the average magnitude of the increasing magnetic field induction is twice as much as magnetic induction in equilibrium orbit and accelerated by their induction electric field . Thus, it is mandatory to fulfill the betatron condition "2: 1", for example, J. Livingwood. "The principles of operation of classical accelerators." Publishing House of Foreign Literature, Moscow 1963, pp. 238-244.

Недостатком электронных пучков, ускоряемых в таких ускорителях, является их низкая средняя мощность.The disadvantage of electron beams accelerated in such accelerators is their low average power.

В циклических ускорителях число частиц, ускоряемых в одном цикле, ограничено устойчивостью пучка заряженных частиц. Средняя интенсивность ускоренных пучков зависит от числа ускоряющих циклов в секунду.In cyclic accelerators, the number of particles accelerated in one cycle is limited by the stability of the charged particle beam. The average intensity of accelerated beams depends on the number of accelerating cycles per second.

В классических бетатронах на формирование потока магнитной индукции внутри равновесной орбиты Ф=πR02Вср (R0 - радиус равновесной орбиты) расходуется основная доля (часть) магнитной энергии бетатрона. Частота циклов ускорения определяет среднюю мощность источников питания бетатрона.In classical betatrons, the formation of a flux of magnetic induction inside the equilibrium orbit Φ = πR 0 2 B cp (R 0 is the radius of the equilibrium orbit) consumes the main part (part) of the magnetic energy of the betatron. The frequency of the acceleration cycles determines the average power of the betatron power sources.

Для увеличения числа частиц, ускоряемых в одном цикле, используют известные способы. Например, для устранения поперечной неустойчивости электронного пучка и сохранения числа захваченных частиц в процессе ускорения электронный пучок инжектируют с поперечным сечением в виде вытянутого эллипса (RU 2281622 С1); производят предварительную низковольтную инжекцию электронного пучка для ионизации остаточного газа в вакуумной камере и создают плазму, в которую затем производят высоковольтную инжекцию и обеспечивают повышенную плотность захватываемого в ускорение заряда путем частичной нейтрализации заряда ускоряемого пучка (RU 2002114384 А); формируют азимутально-периодическое магнитное поле на орбите для увеличения фокусирующих электронный пучок сил (SU 1459606 A1, SU 1360566 A1, SU 1395124 A1).Known methods are used to increase the number of particles accelerated in one cycle. For example, to eliminate the transverse instability of the electron beam and to preserve the number of trapped particles during acceleration, the electron beam is injected with a cross section in the form of an elongated ellipse (RU 2281622 C1); preliminary low-voltage injection of the electron beam is performed to ionize the residual gas in the vacuum chamber and create a plasma into which then a high-voltage injection is performed and the charge density captured in the acceleration is increased by partially neutralizing the charge of the accelerated beam (RU 2002114384 A); form an azimuthally periodic magnetic field in orbit to increase the forces focusing the electron beam (SU 1459606 A1, SU 1360566 A1, SU 1395124 A1).

Для повышения цикличности бетатронов повышают магнитную проводимость электромагнита в его центральной части за счет переменного по радиусу полюса коэффициента заполнения полюса ферромагнитным материалом, уменьшают массу ферромагнитного материала и улучшают охлаждение магнитопровода бетатрона (SU 1316545 А1, SU 1459606 A1, SU 1263190).To increase the cyclicity of betatrons, the magnetic conductivity of the electromagnet in its central part is increased due to the pole filling coefficient of the pole with a ferromagnetic material that is variable along the radius of the pole, the mass of the ferromagnetic material is reduced, and the cooling of the betatron magnetic circuit is improved (SU 1316545 A1, SU 1459606 A1, SU 1263190).

В качестве прототипа выбираем способ, описанный в монографии Дж.Ливингуда «Принципы работы классических ускорителей». Издательство иностранной литературы, Москва 1963, с.238-244. Этот способ заключается в том, что формируют нарастающее во времени магнитное поле, инжектируют в него заряженные частицы, ускоряют частицы индукционным электрическим полем и выводят ускоренные частицы.As a prototype, we select the method described in the monograph by J. Livinguda "Principles of operation of classical accelerators." Publishing House of Foreign Literature, Moscow 1963, pp. 238-244. This method consists in forming a magnetic field increasing in time, injecting charged particles into it, accelerating the particles with an induction electric field and removing accelerated particles.

Технический результат предлагаемого изобретения - увеличение средней мощности ускоренных пучков заряженных частиц.The technical result of the invention is an increase in the average power of accelerated beams of charged particles.

Способ заключается в том, что формируют нарастающее во времени магнитное поле; инжектируют в него заряженные частицы; ускоряют частицы индукционным электрическим полем и выводят ускоренные частицы; магнитное поле формируют со средней величиной магнитной индукции, много меньшей величины индукции на орбите; формируют знакопеременный градиент магнитного поля на орбите с показателем поля, много большим единицы (сильная фокусировка), а заряженные частицы ускоряют импульсами индукционного электрического поля с длительностью импульсов, много меньшей времени нарастания поля на орбите и равной половине периода обращения частиц, с частотой повторения импульсов, равной частоте обращения частиц, и амплитудой ΔU=ΔBvR0, где ΔВ - прирост индукции за время одного оборота, R0 - радиус орбиты, v - скорость частиц; ускорение, инжекцию и вывод частиц ведут на прямолинейных участках траектории частиц.The method consists in forming a magnetic field increasing in time; charged particles are injected into it; accelerate particles by an induction electric field and output accelerated particles; a magnetic field is formed with an average magnitude of magnetic induction, much smaller than the magnitude of the induction in orbit; they form an alternating magnetic field gradient in orbit with a field index much larger than unity (strong focusing), and charged particles are accelerated by pulses of an induction electric field with a pulse duration much shorter than the field rise time in orbit and equal to half the particle revolution period, with a pulse repetition rate, equal to the particle revolution frequency, and the amplitude ΔU = ΔBvR 0 , where ΔВ is the increase in induction during one revolution, R 0 is the radius of the orbit, v is the particle velocity; Particle acceleration, injection and removal are carried out in straight sections of the particle path.

Отличительными признаками заявленного способа является следующие.Distinctive features of the claimed method is the following.

Формируют магнитное поле со средней величиной магнитной индукции внутри равновесной орбиты, много меньшей величины индукции на орбите. Это позволяет существенно уменьшить суммарную магнитную энергию и увеличить частоту циклов ускорения и среднюю мощность ускоренного пучка, которая прямо пропорциональна частоте циклов.     A magnetic field is formed with an average value of magnetic induction inside the equilibrium orbit, much smaller than the magnitude of the induction in orbit. This allows you to significantly reduce the total magnetic energy and increase the frequency of the acceleration cycles and the average power of the accelerated beam, which is directly proportional to the frequency of the cycles.

Формируют знакопеременный градиент магнитного поля на орбите с показателем поля, много большим единицы (n>100, сильная фокусировка), что позволяет существенно увеличить число ускоряемых частиц в одном цикле ускорения и дополнительно увеличить среднюю мощность ускоренного пучка. Кроме того, увеличение жесткости фокусировки позволяет уменьшить апертуру вакуумной камеры и дополнительно уменьшить величину магнитной энергии ускорителя.     An alternating magnetic field gradient is formed in orbit with a field index much larger than unity (n> 100, strong focusing), which can significantly increase the number of accelerated particles in one acceleration cycle and further increase the average power of the accelerated beam. In addition, an increase in focusing rigidity allows one to reduce the aperture of the vacuum chamber and further reduce the magnitude of the magnetic energy of the accelerator.

Ускоряют заряженные частицы импульсами индукционного электрического поля с длительностью, много меньшей времени нарастания поля на орбите и равной половине периода обращения частиц, частотой повторения импульсов, равной частоте обращения частиц, и амплитудой ΔU=ΔBvR0, где ΔВ - прирост индукции за время одного оборота, R0 - радиус орбиты, v - скорость частиц, что позволяет в процессе ускорения сохранить радиус равновесной орбиты электронов постоянным.The charged particles are accelerated by pulses of an induction electric field with a duration much shorter than the rise time of the field in orbit and equal to half the particle revolution period, pulse repetition rate equal to the particle revolution frequency, and amplitude ΔU = ΔBvR 0 , where ΔВ is the increase in induction during one revolution, R 0 is the radius of the orbit, v is the velocity of the particles, which allows the acceleration process to keep the radius of the equilibrium electron orbit constant.

Для улучшения эффективности инжекции и вывода заряженных частиц инжекцию и вывод частиц ведут на прямолинейных участках траектории.     To improve the efficiency of injection and removal of charged particles, injection and removal of particles is carried out on straight sections of the trajectory.

Технический результат, а именно увеличение средней мощности пучка ускоренных заряженных частиц, достигается тем, что совокупность всех существенных признаков формулы позволяет сохранить радиус равновесной орбиты постоянным в процессе ускорения частиц даже при отсутствии центрального потока магнитной индукции, если выполняются специальные соотношения между амплитудно-временными характеристиками магнитной индукции на равновесной орбите и индуцированным ускоряющим напряжением. При этом средняя индукция магнитного поля внутри орбиты, Вср, много меньше магнитной индукции на орбите, В0,The technical result, namely, an increase in the average power of a beam of accelerated charged particles, is achieved by the fact that the combination of all the essential features of the formula allows us to keep the radius of the equilibrium orbit constant during particle acceleration even in the absence of a central magnetic flux, if special relationships between the amplitude-time characteristics of the magnetic induction in equilibrium orbit and induced accelerating voltage. In this case, the average magnetic field induction inside the orbit, V cf , is much less than the magnetic induction in orbit, B 0 ,

Вср0<<1, Wed : B 0 << 1,

поскольку центральный магнитный поток отсутствует.since there is no central magnetic flux.

Формирование жесткофокусирующего магнитного поля на орбите позволяет уменьшить поперечные размеры пучка, что позволяет уменьшить апертуру ускорителя и габариты магнитных сердечников. В этом случае объем, занятый магнитным полем, а следовательно, и магнитная энергия бетатрона могут быть многократно уменьшены и при заданной мощности источников питания частота повторения циклов ускорения может быть также многократно повышена (с нескольких сот герц до нескольких сот килогерц). Это позволяет при заданном числе частиц в одном цикле ускорения существенно увеличить среднюю мощность ускоренного пучка.The formation of a rigidly focusing magnetic field in orbit allows one to reduce the transverse dimensions of the beam, which makes it possible to reduce the aperture of the accelerator and the dimensions of the magnetic cores. In this case, the volume occupied by the magnetic field and, consequently, the magnetic energy of the betatron can be repeatedly reduced, and for a given power supply, the frequency of repetition of acceleration cycles can also be repeatedly increased (from several hundred hertz to several hundred kilohertz). This allows for a given number of particles in one acceleration cycle to significantly increase the average power of the accelerated beam.

На фиг.1 приведена схема устройства, где 1 - С-образные электромагниты, 2 - О-образные сердечники индукционной ускоряющей системы, 3 - инфлектор системы инжекции, 4 - инжектор, 5 - дефлектор системы вывода пучка, 6 - отклоняющий магнит.Figure 1 shows a diagram of a device where 1 is C-shaped electromagnets, 2 is O-shaped cores of an induction accelerating system, 3 is an inflector of an injection system, 4 is an injector, 5 is a deflector of a beam output system, 6 is a deflecting magnet.

Способ работает следующим образом. Пучок заряженных частиц (электронов) формируют в инжекторе 4, выводят на равновесную орбиту отклоняя его в инфлекторе 3, частицы пучка удерживают на равновесной орбите магнитным полем С-образных электромагнитов 1, ускоряют электрическим полем, индуцированным О-образными ферромагнитными сердечниками (индукторами) 2, и выводят отклоняя частицы дефлектором 5 и магнитом 6.The method works as follows. A beam of charged particles (electrons) is formed in the injector 4, put into equilibrium orbit, deflecting it in inflector 3, the beam particles are held in equilibrium orbit by the magnetic field of C-shaped electromagnets 1, accelerated by the electric field induced by O-shaped ferromagnetic cores (inductors) 2, and output deflecting particles deflector 5 and magnet 6.

Для реализации предлагаемого способа ускорения нарастающее во времени магнитное поле на орбите формируют С-образными электромагнитами (предпочтительно с замкнутой части ярма (сердечника), расположенной снаружи орбиты). На фиг.2 представлена схема С-образных сердечников электромагнитов со знакопеременным градиентом.To implement the proposed method of acceleration, an increasing magnetic field in time in orbit is formed by C-shaped electromagnets (preferably from the closed part of the yoke (core) located outside the orbit). Figure 2 presents a diagram of the C-shaped cores of electromagnets with an alternating gradient.

Форма волны магнитной индукции на орбите и напряжения источника питания изображены на фиг.4.The waveform of the magnetic induction in orbit and the voltage of the power source are shown in Fig.4.

Частицы, движущиеся по равновесной орбите, ускоряются электрическим полем, индуцированным O-образными ферромагнитными сердечниками (индукторами), которые либо охватывают С-образные электромагниты на одном или нескольких азимутах, либо располагаются на прямолинейных участках ускорителя. На фиг.3 приведена схема O-образных сердечников индукционной ускоряющей системы.Particles moving in equilibrium orbit are accelerated by an electric field induced by O-shaped ferromagnetic cores (inductors), which either cover C-shaped electromagnets at one or several azimuths, or are located on straight sections of the accelerator. Figure 3 shows a diagram of the O-shaped cores of an induction accelerating system.

На фиг.5 показаны амплитудно-временные характеристики магнитной индукции на орбите и ускоряющего напряжения на витках О-образных сердечников (индукторов).Figure 5 shows the amplitude-time characteristics of magnetic induction in orbit and accelerating voltage on the turns of O-shaped cores (inductors).

Для сохранения орбиты постоянным прирост энергии частиц за один оборот делают равнымTo keep the orbit constant, the increase in particle energy per revolution is made equal

еΔU=eΔBСvR0,eΔU = eΔB With vR 0 ,

где ΔВС - прирост магнитной индукции в O-образных электромагнитах (индукции на равновесной орбите), v - скорость частиц.where ΔВ С is the increase in magnetic induction in O-shaped electromagnets (induction in equilibrium orbit), v is the particle velocity.

С целью уменьшения суммарного сечения O-образных электромагнитов и уменьшения магнитной энергии бетатрона частоту повторения импульсов ускоряющего напряжения делают равной циклотронной частоте ускоряемых частиц. Например, когда магнитную индукцию делают линейно нарастающей во времениIn order to reduce the total cross section of O-shaped electromagnets and reduce the magnetic energy of the betatron, the pulse repetition rate of the accelerating voltage is made equal to the cyclotron frequency of the accelerated particles. For example, when magnetic induction is made linearly increasing in time

BC(t)=BCmax(t/T),B C (t) = B Cmax (t / T),

где Т - длительность цикла нарастания индукции,where T is the duration of the induction increase cycle,

амплитуда индуцированных импульсов ускоряющего напряжения должна быть постоянной и равнойthe amplitude of the induced pulses of the accelerating voltage must be constant and equal

ΔU=2πR02(BCmax/T).ΔU = 2πR 0 2 (B Cmax / T).

Частоту повторения ускоряющих импульсов делают равной F=2πR0/v, а длительность импульса τ=0,5/F.The repetition rate of accelerating pulses is made equal to F = 2πR 0 / v, and the pulse duration is τ = 0.5 / F.

В предлагаемом способе ускорения магнитный поток внутри равновесной орбиты и магнитная энергия бетатрона многократно уменьшены по сравнению с классическими бетатронами.In the proposed method of acceleration, the magnetic flux inside the equilibrium orbit and the magnetic energy of the betatron are many times reduced in comparison with classical betatrons.

Магнитный поток в классическом бетатроне - Ф=πR02Bср=2πR02B0.Magnetic flux in a classical betatron - Ф = πR 0 2 B cf = 2πR 0 2 B 0 .

Суммарный магнитный поток в О-образных электромагнитах - ФС=τΔU=2πR02BC(t/Т).The total magnetic flux in O-shaped electromagnets is Ф С = τΔU = 2πR 0 2 B C (t / Т).

Коэффициент уменьшения магнитного потокаMagnetic flux reduction coefficient

КФ=Ф/ФС=(В0С)(Т/τ)≃Т/τ>>1.K Ф = Ф / Ф С = (В 0 / В С ) (Т / τ) ≃Т / τ >> 1.

Коэффициент уменьшения магнитной энергии КмФ, т.к. суммарный объем С-образных электромагнитов ускорителя существенно меньше объема ферромагнитного сердечника классического бетатрона.The coefficient of decrease in magnetic energy K m > K f , because the total volume of C-shaped electromagnets of the accelerator is significantly less than the volume of the ferromagnetic core of a classical betatron.

При заданной мощности источников питания ускорителя частота циклов ускорения и средняя мощность пучка заряженных частиц может быть увеличена в Км раз.For a given power supply of the accelerator’s power sources, the frequency of acceleration cycles and the average power of a beam of charged particles can be increased by a factor of K m .

С целью увеличения числа частиц, ускоряемых в одном цикле ускорения, магнитное поле в зазорах С-образных электромагнитов формируют с большим радиальным градиентом и фокусировку частиц осуществляют знакопеременным градиента поля (сильная фокусировка). Большой показатель магнитного поля уменьшает амплитуду бетатронных колебаний и позволяет уменьшить размеры вакуумной камеры, уменьшить размеры и суммарный магнитный поток С-образных магнитов.In order to increase the number of particles accelerated in one acceleration cycle, a magnetic field in the gaps of C-shaped electromagnets is formed with a large radial gradient and the particles are focused using an alternating field gradient (strong focusing). A large indicator of the magnetic field reduces the amplitude of betatron oscillations and allows you to reduce the size of the vacuum chamber, reduce the size and total magnetic flux of C-shaped magnets.

Таким образом, в предлагаемом способе ускорения увеличение средней мощности ускоренного пучка заряженных частиц достигается путем одновременного увеличения как числа частиц в одном цикле ускорения, так и числа ускоряющих циклов в единицу времени.Thus, in the proposed method of acceleration, an increase in the average power of an accelerated beam of charged particles is achieved by simultaneously increasing both the number of particles in one acceleration cycle and the number of accelerating cycles per unit time.

Для примера рассмотрим основные параметры ускорителя электронов на энергию 10 МэВ радиусом равновесной орбиты 0,5 м. Отсутствие магнитного поля в центральной области ускорителя и малая апертура ускорительной камеры позволяют уменьшить магнитную энергию в ускорителе и увеличить частоту циклов ускорения на несколько порядков. При частоте циклов 100 кГц (время линейного нарастания магнитной индукции 5 мкс) и числе частиц, ускоряемых в одном цикле ускорения, средний ток пучка электронов составит 8 мА, а средняя мощность ускоренного пучка - 80 кВт (при энергии 10 МэВ).As an example, we consider the main parameters of an electron accelerator with an energy of 10 MeV with an equilibrium orbit radius of 0.5 m. The absence of a magnetic field in the central region of the accelerator and the small aperture of the accelerator chamber make it possible to reduce the magnetic energy in the accelerator and increase the frequency of acceleration cycles by several orders of magnitude. At a cycle frequency of 100 kHz (linear rise time of magnetic induction 5 μs) and the number of particles accelerated in one acceleration cycle, the average electron beam current is 8 mA and the average accelerated beam power is 80 kW (at an energy of 10 MeV).

Максимальная величина магнитной индукции равна 0,067 Тл, что существенно меньше индукции насыщения основных марок ферритов. Поэтому потери энергии при перемагничивании ферритовых О-образных сердечников будут малы.The maximum value of magnetic induction is equal to 0.067 T, which is significantly less than the saturation induction of the main brands of ferrites. Therefore, the energy loss during magnetization reversal of ferrite O-shaped cores will be small.

Радиус равновесной орбиты будет постоянным в процессе ускорения, если суммарное ускоряющее напряжение, индуцированное О-образными сердечниками индукторов, будет равно 42 кВ. Если величина индукции в сердечниках не превышает 0,1 Тл, потери энергии на перемагничивание сердечников будут малы. Для этого суммарное сечение сердечников должно быть более 20 см2.The radius of the equilibrium orbit will be constant during the acceleration process if the total accelerating voltage induced by the O-shaped cores of the inductors is 42 kV. If the magnitude of the induction in the cores does not exceed 0.1 T, the energy loss due to magnetization reversal of the cores will be small. For this, the total cross section of the cores should be more than 20 cm 2 .

Из всех вариантов систем питания С- и О-образных сердечников транзисторный вариант является наиболее предпочтительным. Он наиболее прост, надежен, дешев и обладает высоким КПД (порядка 1) (см. Н.Matthes, R.Jurgens "1.6 MW 150 kHz Series Resonant Circuit Converter incorporating IGBT Devices for welding applications". International Induction Heating Seminar, Padova, pp 25-31).Of all the options for power systems of C- and O-shaped cores, a transistor option is the most preferred. It is the simplest, most reliable, cheapest, and highly efficient (of the order of 1) (see N. Matthes, R. Jurgens "1.6 MW 150 kHz Series Resonant Circuit Converter incorporating IGBT Devices for welding applications". International Induction Heating Seminar, Padova, pp 25-31).

Claims (3)

1. Способ индукционного ускорения заряженных частиц, заключающийся в том, что формируют нарастающее во времени магнитное поле, инжектируют в него заряженные частицы, ускоряют частицы индукционным электрическим полем и выводят ускоренные частицы, отличающийся тем, что магнитное поле формируют со средней величиной магнитной индукции, много меньшей величины индукции на орбите; формируют знакопеременный градиент магнитного поля на орбите с показателем поля, много большим единицы (сильная фокусировка); ускоряют заряженные частицы импульсами индукционного электрического поля с длительностью импульсов, много меньшей времени нарастания поля на орбите и равной половине периода обращения частиц с частотой повторения импульсов, равной частоте обращения частиц и амплитудой ΔU=ΔBvR0, где ΔВ - прирост индукции за время одного оборота, R0 - радиус орбиты, v - скорость частиц.1. The method of induction acceleration of charged particles, which consists in the fact that they form an increasing magnetic field in time, inject charged particles into it, accelerate particles with an induction electric field and output accelerated particles, characterized in that the magnetic field is formed with an average value of magnetic induction, a lot smaller magnitude of induction in orbit; form an alternating magnetic field gradient in orbit with a field index much larger than unity (strong focusing); charged particles are accelerated by pulses of an induction electric field with a pulse duration much shorter than the field rise time in orbit and equal to half the particle revolution period with a pulse repetition rate equal to the particle revolution frequency and amplitude ΔU = ΔBvR 0 , where ΔВ is the increase in induction during one revolution, R 0 is the radius of the orbit, v is the particle velocity. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ускорение частиц ведут на прямолинейных участках траектории пучка заряженных частиц.2. The method according to claim 1, characterized in that the acceleration of the particles is carried out in straight sections of the path of the beam of charged particles. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что заряженные частицы инжектируют и выводят на прямолинейных участках траектории частиц. 3. The method according to claim 2, characterized in that the charged particles are injected and output in straight sections of the particle path.
RU2007125375/06A 2007-07-05 2007-07-05 Method for induction acceleration of charged particles RU2359434C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125375/06A RU2359434C2 (en) 2007-07-05 2007-07-05 Method for induction acceleration of charged particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125375/06A RU2359434C2 (en) 2007-07-05 2007-07-05 Method for induction acceleration of charged particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007125375A RU2007125375A (en) 2009-01-10
RU2359434C2 true RU2359434C2 (en) 2009-06-20

Family

ID=40373983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007125375/06A RU2359434C2 (en) 2007-07-05 2007-07-05 Method for induction acceleration of charged particles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2359434C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451435C1 (en) * 2011-02-01 2012-05-20 Объединенный Институт Ядерных Исследований Method for cyclic acceleration of charged particles
RU2513034C2 (en) * 2012-07-03 2014-04-20 Объединенный Институт Ядерных Исследований Method for induction electron acceleration
RU2529372C2 (en) * 2012-09-26 2014-09-27 Николай Владимирович Андреев Linear electron accelerator
RU2557798C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-27 Федеральное госудерственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Acceleration of electrons
RU2641658C2 (en) * 2016-06-15 2018-01-19 Объединенный Институт Ядерных Исследований Method for slow beam output of charged particles

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451435C1 (en) * 2011-02-01 2012-05-20 Объединенный Институт Ядерных Исследований Method for cyclic acceleration of charged particles
RU2513034C2 (en) * 2012-07-03 2014-04-20 Объединенный Институт Ядерных Исследований Method for induction electron acceleration
RU2529372C2 (en) * 2012-09-26 2014-09-27 Николай Владимирович Андреев Linear electron accelerator
RU2557798C1 (en) * 2014-03-13 2015-07-27 Федеральное госудерственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Acceleration of electrons
RU2641658C2 (en) * 2016-06-15 2018-01-19 Объединенный Институт Ядерных Исследований Method for slow beam output of charged particles

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007125375A (en) 2009-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2359434C2 (en) Method for induction acceleration of charged particles
Remnev et al. A high-current pulsed accelerator with a matching transformer
Zhang et al. A repetitive microsecond pulse generator for atmospheric pressure plasma jets
RU2009130106A (en) SIMPLE EXCITATION BETATRON
Takayama et al. Induction acceleration of heavy ions in the KEK digital accelerator: Demonstration of a fast-cycling induction synchrotron
Kim et al. Control and analysis of magnetic switch reset current in pulsed power systems
RU2420045C1 (en) Method for inductive ion acceleration
Klinkowstein et al. Suppression of ω ci instability in a mirror-confined plasma by injection of an electron beam
Gunin et al. Simulated parameters of subgigawatt relativistic BWOs with permanent magnetic systems
US9726621B1 (en) Helical resonator ion accelerator and neutron beam device
Friedman et al. Particle accelerators powered by modulated intense relativistic electron beams
RU2683963C1 (en) Pulsed thermonuclear neutron generator
Li et al. An adjustable magnetic switch
Gordeev et al. High-current pulse electron accelerators based on stepped forming lines
RU2513034C2 (en) Method for induction electron acceleration
RU2524571C1 (en) Induction cyclic electron accelerator
Seidl et al. Multiple beam induction accelerators for heavy ion fusion
Bottollier-Curtet et al. First FEL experiment in the millimeter range at CESTA The ONDINE experiment
Thieberger Possible use of synchrotrons as post-acceleration boosters for tandems
RU2468546C1 (en) Positron acceleration method, and device for its implementation
US3386040A (en) Particle accelerator including means for transferring particles between accelerator and storage ring
RU2370003C1 (en) Iron-free linear induction deuteron accelerator - neutron generator
JP6171126B2 (en) High frequency charged particle accelerator
RU2760284C1 (en) X-ray source with cyclotron autoresonance
RU2187913C2 (en) Induction accelerator pulsed power system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090706