RU2455801C1 - Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron - Google Patents

Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron Download PDF

Info

Publication number
RU2455801C1
RU2455801C1 RU2011103513/07A RU2011103513A RU2455801C1 RU 2455801 C1 RU2455801 C1 RU 2455801C1 RU 2011103513/07 A RU2011103513/07 A RU 2011103513/07A RU 2011103513 A RU2011103513 A RU 2011103513A RU 2455801 C1 RU2455801 C1 RU 2455801C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
accelerating
particles
energy
gaps
field
Prior art date
Application number
RU2011103513/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Борисович Ворожцов (RU)
Сергей Борисович Ворожцов
Виктор Леонидович Смирнов (RU)
Виктор Леонидович Смирнов
Original Assignee
Объединенный Институт Ядерных Исследований
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 Объединенный Институт Ядерных Исследований filed Critical Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority to RU2011103513/07A priority Critical patent/RU2455801C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2455801C1 publication Critical patent/RU2455801C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method of reducing energy spread of a particle beam in cyclotron involves adding harmonics to the fundamental frequency of the accelerating high-frequency field, where the voltage curve of the resultant accelerating field has such a shape where particles receive equal intake of energy as they pass through accelerating gaps. The harmonic is added to the fundamental frequency such that the region of the voltage curve of the resultant accelerating field on which the beam is located while passing through the accelerating gap becomes linear; during the acceleration process, particles pass through the accelerating gaps being located on the falling and rising parts of the curve of the resultant wave to compensate for difference in intake of energy by particles during successive passage through accelerating gaps during the acceleration process.
EFFECT: invention reduces energy spread of a beam in a cyclotron as a result of constant compensation for difference in intake of energy by particles during successive passage through accelerating gaps.
8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области циклотронной техники и может быть использовано в компактных изохронных циклотронах, имеющих систему, добавляющую к основной ускоряющей частоте ее гармоники. Наличие конечного азимутального размера пучка, приводящее к тому, что частицы находятся при разных фазах синусоидальной зависимости от времени ускоряющего поля, является причиной неравномерного набора энергии частицами в процессе ускорения. Энергетический разброс в получаемом пучке ускоренных частиц является одной из основных характеристик, определяющих качество пучка. Для уменьшения энергетического разброса в ускоренном пучке необходимо, чтобы все частицы в процессе ускорения имели одинаковый набор энергии при прохождении ускоряющих зазоров.The invention relates to the field of cyclotron technology and can be used in compact isochronous cyclotrons having a system that adds harmonics to the main accelerating frequency. The presence of a finite azimuthal beam size, which leads to the fact that the particles are at different phases of a sinusoidal dependence on the time of the accelerating field, is the reason for the uneven energy gain by the particles during acceleration. The energy spread in the resulting beam of accelerated particles is one of the main characteristics that determine the quality of the beam. To reduce the energy spread in an accelerated beam, it is necessary that all particles in the process of acceleration have the same set of energy when passing through the accelerating gaps.

Уровень техникиState of the art

Известны способы уменьшения энергетического разброса в ускоренном пучке частиц в циклотронах: 1. Создание системы инжекции, обеспечивающей ускорение одиночного сгустка частиц в компактном циклотроне [1]. Идея способа состоит в том, что в линии аксиальной инжекции пучка устанавливается устройство импульсного электрического поля для отклонения частиц от осевой линии инжекции. Расположенный далее вдоль линии коллиматор пропускает лишь те сгустки частиц, которые не были отклонены от оси инжекции. Режим ускорения одиночного сгустка позволяет избавиться при выводе частиц из вакуумной камеры ускорителя от ионов, выводимых с внутренних орбит вблизи конечной энергии, обеспечивая тем самым снижение энергетического разброса в выведенном пучке. Эффект имеет место лишь в компактном циклотроне при наличии перекрытия соседних орбит на конечном радиусе установки. Недостатком способа является неизбежность двухоборотного вывода частиц сгустка, что несколько снижает моноэнергетичность выведенного пучка и требует дополнительной системы отсечения частиц, выводимых со второго оборота, устанавливаемой на выходе из циклотрона. 2. Другим способом снижения энергетического разброса в выведенном пучке частиц является формирование очень коротких по времени сгустков ионов в центральной зоне циклотрона при помощи так называемых "фазовых" щелей [2]. Частицы при пересечении 1-го ускоряющего зазора получают энергию в зависимости от фазы ВЧ прохождения зазора. Далее, за счет магнитного поля циклотрона частицы получают сдвиг по радиусу в зависимости от полученной энергии на первом зазоре, т.е. в зависимости от ВЧ-фазы частиц. Устанавливая коллиматоры (щели) в выделенных точках орбит ионов, где достигается максимальное разделение частиц по ВЧ-фазам, возможно селектирование коротких по времени сгустков частиц (узкий диапазон ВЧ-фаз в пучке) для дальнейшего ускорения. Таим образом, частицы, находящиеся в пучке, имеющем минимальную азимутальную протяженность, получают практически равный набор энергии, так как проходят ускоряющие промежутки при практически равной величине ускоряющего напряжения. Недостатком способа является существенное снижение интенсивности ускоряемых частиц за счет "фазовых" щелей, а также невозможность достижения достаточно коротких сгустков этим способом за счет децентрирования орбит и конечных амплитуд свободных радиальных колебаний в пучке 3. Наиболее близким к указанному изобретению способом уменьшения энергетического разброса пучка является применение ускоряющей системы с использованием сложения гармонических колебаний первой и последующих кратностей, так называемый режим с плоской (flat-top) вершиной [3]. Генератор высокой частоты создает электрическое поля, действующее в ускоряющих промежутках, и настроен таким образом, что волна ускоряющего поля имеет форму синусоиды и частота совпадает с частотой обращения заряженных частиц в циклотроне. Основной причиной разброса по энергии в изохронных циклотронах является то, что в процессе ускорения частицы, имеющие различные фазы, попадают в ускоряющие промежутки в различные моменты времени, попадают на различные участки синусоиды ускоряющей волны и получают различные приросты энергии (Фиг.1а). При многократном прохождении ускоряющих промежутков в процессе ускорения разница в наборе энергии для различных частиц накапливается, и выводимый пучок имеет значительный разброс по энергии. Суть способа уменьшения разброса по энергии состоит в том, что гармонические колебания основной и дополнительных волн складываются таким образом, чтобы вершина кривой ускоряющего напряжения была бы возможно более плоской (Фиг.1в). Если все частицы, захваченные в режим ускорения, будут располагаться на этом плато, то все частицы пучка в процессе ускорения будут набирать одинаковую энергию. Существенными недостатком описанного способа является то, что набег фаз между двумя последовательными прохождениями ускоряющих зазоров должен быть кратен 180 градусам. При работе в режимах ускорения, когда набег фаз между последовательным прохождением зазоров не кратен 180 градусам ВЧ-пучок проходит ускоряющие промежутки не на вершинах ускоряющей волны и применение данного способа невозможно.Known methods for reducing the energy spread in an accelerated particle beam in cyclotrons: 1. Creating an injection system that accelerates a single bunch of particles in a compact cyclotron [1]. The idea of the method is that a pulsed electric field device is installed in the axial line of beam injection to deflect particles from the axial line of injection. The collimator located further along the line transmits only those particle clusters that were not deflected from the injection axis. The acceleration mode of a single bunch allows you to get rid of particles removed from internal orbits near the final energy when particles are removed from the vacuum chamber of the accelerator, thereby reducing the energy spread in the extracted beam. The effect takes place only in a compact cyclotron in the presence of overlapping neighboring orbits at a finite installation radius. The disadvantage of this method is the inevitability of a two-turn output of particles of a bunch, which somewhat reduces the monoenergy of the extracted beam and requires an additional system for cutting off particles removed from the second revolution, which is installed at the exit of the cyclotron. 2. Another way to reduce the energy spread in the extracted particle beam is to form very short in time ion clusters in the central zone of the cyclotron using the so-called “phase” gaps [2]. Particles crossing the 1st accelerating gap receive energy depending on the phase of the RF passage of the gap. Further, due to the magnetic field of the cyclotron, the particles receive a radial shift depending on the energy received in the first gap, i.e. depending on the RF phase of the particles. By installing collimators (slots) in the selected points of the orbits of the ions, where the maximum separation of particles by RF phases is achieved, it is possible to select short-time particle clusters (a narrow range of RF phases in the beam) for further acceleration. Thus, particles in a beam with a minimum azimuthal length receive an almost equal set of energy, since they pass through the accelerating gaps at an almost equal value of the accelerating voltage. The disadvantage of this method is a significant reduction in the intensity of accelerated particles due to the "phase" slots, as well as the impossibility of achieving sufficiently short clumps in this way due to decentration of the orbits and the final amplitudes of free radial vibrations in the beam 3. The closest to the specified invention method of reducing the energy spread of the beam is the use accelerating system using the addition of harmonic oscillations of the first and subsequent multiples, the so-called mode with flat (flat-top) vertices th [3]. The high-frequency generator creates an electric field acting in the accelerating gaps, and is configured in such a way that the wave of the accelerating field has a sinusoid shape and the frequency coincides with the frequency of revolution of the charged particles in the cyclotron. The main reason for the energy spread in isochronous cyclotrons is that in the process of acceleration, particles having different phases fall into the accelerating gaps at different points in time, fall on different sections of the sine wave of the accelerating wave and receive different energy gains (Fig. 1a). With the multiple passage of accelerating gaps during acceleration, the difference in the energy set for different particles accumulates, and the output beam has a significant energy spread. The essence of the method of reducing the energy spread is that the harmonic oscillations of the main and additional waves are added so that the peak of the accelerating voltage curve is as flat as possible (Fig. 1c). If all particles captured in the acceleration mode are located on this plateau, then all particles of the beam during the acceleration will gain the same energy. A significant drawback of the described method is that the phase incursion between two consecutive passage of accelerating gaps must be a multiple of 180 degrees. When operating in acceleration modes, when the phase incidence between successive passage of gaps is not a multiple of 180 degrees, the RF beam does not pass through the accelerating gaps at the vertices of the accelerating wave and this method cannot be applied.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Сущность настоящего изобретения заключается в том, к основной частоте ускоряющего поля добавляется гармоника таким образом, что область кривой напряжения результирующего ускоряющего поля, на которой находится пучок при прохождении ускоряющего зазора, становится линейной, и если частицы в процессе ускорения проходят ускоряющие зазоры, находясь на спадающих и растущих частях кривой результирующей волны, то имеет место компенсация разницы в наборах энергии частицами при последовательном прохождении частицами ускоряющих зазоров в процессе ускорения, и конечный разброс по энергии уменьшается.The essence of the present invention is that harmonic is added to the main frequency of the accelerating field in such a way that the region of the voltage curve of the resulting accelerating field, on which the beam is located when passing the accelerating gap, becomes linear, and if the particles pass accelerating gaps in the process of acceleration while falling and growing parts of the curve of the resulting wave, then there is a compensation for the difference in the energy sets of the particles during successive passage of particles of accelerating gaps in percent sse acceleration and the final energy spread decreases.

Отличительными признаками изобретения являются: 1. Добавление гармоник к основной ускоряющей частоте в изохронных циклотронах таким образом, что область кривой ускорения, на которой находится ускоряемый пучок при прохождении ускоряющих промежутков, становится линейной; 2. Использование имеющихся на циклотронах систем, добавляющих гармоники к основной частоте, включенных определенным образом для достижения поставленной задачи; 3. Компенсация разницы в наборах энергии частицами при последовательном прохождении ускоряющих зазоров и, как результат, уменьшение энергетического разброса в ускоренном пучке. Совокупность вышеуказанных признаков позволяет решить нижеуказанную задачу.Distinctive features of the invention are: 1. Adding harmonics to the main accelerating frequency in isochronous cyclotrons in such a way that the region of the acceleration curve on which the accelerated beam is located when the accelerating gaps pass becomes linear; 2. The use of systems available at cyclotrons that add harmonics to the fundamental frequency, are included in a certain way to achieve the task; 3. Compensation for the difference in the energy sets of particles during successive passage of accelerating gaps and, as a result, a decrease in the energy spread in the accelerated beam. The combination of the above features allows you to solve the following problem.

Технической задачей, выполняемой изобретением, является уменьшение энергетического разброса пучка в циклотроне вследствие постоянной компенсации разницы в наборах энергии частицами при последовательном прохождении ускоряющих промежутков.The technical task performed by the invention is to reduce the energy spread of the beam in the cyclotron due to the constant compensation of the difference in energy sets by particles during successive passage of accelerating gaps.

Перечень фигур.Enumeration of figures.

Фиг.1. Процесс формирования плоской вершины ускоряющей волны.Figure 1. The process of forming a flat top of an accelerating wave.

Фиг.2. Общий вид AVF-циклотрона.Figure 2. General view of the AVF cyclotron.

Фиг.3. Резонансные линии AVF-циклотрона.Figure 3. Resonance lines of the AVF cyclotron.

Фиг.4. Радиальный и продольный эмиттансы на конечном радиусе ускорения с использованием только основного ускоряющего поля.Figure 4. Radial and longitudinal emittances at a finite acceleration radius using only the main accelerating field.

Фиг.5. Принцип компенсации энергетического разброса (1 - основная волна ускоряющего поля, 2 - основная волна плюс дополнительная третья гармоника).Figure 5. The principle of compensation for energy spread (1 - the main wave of the accelerating field, 2 - the main wave plus an additional third harmonic).

Фиг.6. Относительный набор энергии частицами пучка после прохождения двух ускоряющих зазоров одного дуанта в зависимости от фазы частицы при работе только с основной частотой ускоряющего поля.6. The relative energy gain of the beam particles after passing through two accelerating gaps of one duant depending on the phase of the particle when working only with the fundamental frequency of the accelerating field.

Фиг.7. Относительный набор энергии частицами пучка после прохождения двух ускоряющих зазоров одного дуанта в зависимости от фазы частицы при работе с волной ускоряющего поля, полученной суммированием основной частоты и третьей гармоники.7. The relative energy gain of the beam particles after passing through two accelerating gaps of one duant depending on the phase of the particle when working with an accelerating field wave obtained by summing the fundamental frequency and the third harmonic.

Фиг.8. Радиальный и продольный эмиттансы на конечном радиусе ускорения с использованием основного ускоряющего поля с третьей гармоникой, добавленной с тем же знаком.Fig. 8. Radial and longitudinal emittances at a finite acceleration radius using the main accelerating field with a third harmonic added with the same sign.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Способ уменьшения энергетического разброса в ускоренном пучке для изохронных циклотронов включает наличие дополнительной к основной резонансной линии, добавляющей гармоники к основной частоте ускоряющего поля. Дополнительным требованием является такой режим работы ускорителя, при котором пучок ускоряемых частиц, последовательно проходящий два ускоряющих зазора одного дуанта циклотрона, находится соответственно на спадающей и на возрастающей (возрастающей и спадающей) частях ускоряющей волны. Для уменьшения разницы в наборе энергии частицами пучка после последовательного прохождения двух ускоряющих зазоров необходимо создать добавляемую гармонику таким образом, чтобы область результирующей ускоряемой волны была линейна в области нахождения пучка при прохождении им ускоряющего зазора. При работе с такой кривой ускоряющего напряжения возникает явление компенсации разницы в наборах энергии у частиц. Ускоренный пучок имеет более чем на порядок меньший энергетический разброс (Фиг.6) по сравнению с пучком, ускоренным с применением только основной частоты (Фиг.2). Меньший разброс по энергии ведет к меньшему азимутальному размеру пучка и к большей его применимости в прикладных и фундаментальных исследованиях.A method of reducing the energy spread in an accelerated beam for isochronous cyclotrons involves the addition of a main resonance line, adding harmonics to the main frequency of the accelerating field. An additional requirement is such an accelerator operation mode in which a beam of accelerated particles passing through two accelerating gaps of one cyclotron duel sequentially is located on the decreasing and increasing (increasing and decreasing) parts of the accelerating wave. To reduce the difference in the energy gain of the beam particles after the successive passage of two accelerating gaps, it is necessary to create an added harmonic so that the region of the resulting accelerated wave is linear in the region where the beam is located when it passes through the accelerating gap. When working with such an accelerating voltage curve, the phenomenon of compensating for the difference in the energy sets of particles arises. The accelerated beam has more than an order of magnitude smaller energy spread (Fig.6) compared with a beam accelerated using only the fundamental frequency (Fig.2). A smaller energy spread leads to a smaller azimuthal beam size and to its greater applicability in applied and fundamental research.

Пример выполнения способа.An example of the method.

Для исследования способа уменьшения разброса по энергии в изохронных циклотронах было проведено моделирование динамики частиц в AVF-циклотроне (RIKEN, Япония) при работе на первой гармонике ускоряющего поля. Циклотрон имеет два ускоряющих дуанта с угловым размером 84° ВЧ (4, Фиг.2). Вывод частиц осуществляется при помощи электростатического дефлектора (3, Фиг.2) и магнитного канала (2, Фиг.2), для уменьшения азимутального разброса имеются фазовые щели (5, Фиг.2). На фигуре 3 приведена основная резонансная линия (1), имеющаяся на ускорителе с дополнительной flat-top системой (6). Моделирование велось с использованием пучка протонов, состоящим из 2000 частиц и стартующим перед входом в инфлектор. Ускорение велось до конечного радиуса, и исследовались эмиттансы пучка перед входом в выводную систему. При работе ускорителя только на основной частоте ускоряющего поля энергетический разброс составляет около 2.5% от средней энергии (Фиг.4).To study a method for reducing the energy spread in isochronous cyclotrons, we simulated particle dynamics in an AVF cyclotron (RIKEN, Japan) when operating at the first harmonic of the accelerating field. The cyclotron has two accelerating duants with an angular size of 84 ° HF (4, Figure 2). The particles are removed using an electrostatic deflector (3, FIG. 2) and a magnetic channel (2, FIG. 2); to reduce the azimuthal spread, there are phase gaps (5, FIG. 2). The figure 3 shows the main resonance line (1), available on the accelerator with an additional flat-top system (6). The simulation was carried out using a proton beam consisting of 2000 particles and starting before entering the inflector. The acceleration was carried out to a finite radius, and the beam emittances were studied before entering the output system. When the accelerator is operating only at the main frequency of the accelerating field, the energy spread is about 2.5% of the average energy (Figure 4).

При моделировании был исследован способ добавления третьей гармоники к основному ускоряющему полю с целью уменьшения энергетического разброса в пучке ускоренных частиц, но не в известной всем форме, когда она добавляется с противоположным к основной волне знаком, а добавление ее со знаком основной волны. Данная цель была достигнута с помощью использования имеющейся flat-top системы. Процесс компенсации разброса по энергии схематически показан на фиг.5.During the simulation, a method was studied to add the third harmonic to the main accelerating field in order to reduce the energy spread in the beam of accelerated particles, but not in the form known to everyone when it is added with the sign opposite to the main wave, but adding it with the sign of the main wave. This goal was achieved by using the existing flat-top system. The energy dispersion compensation process is shown schematically in FIG. 5.

При существующем угловом размере дуантов данного циклотрона при ускорении на первой гармонике ВЧ-поля частицы должны проходить ускоряющие зазоры при ±48 градусах ВЧ, что показано на чертеже вертикальными пунктирными линиями. На чертеже представлены два последовательных положения ускоряемого пучка при прохождении двух зазоров одного дуанта. При прохождении первого ускоряющего зазора частицы, смещенные по фазе в отрицательную сторону, получат больший прирост энергии по сравнению с центральной частицей, а частицы, имеющие большую фазу - меньший. При прохождении второго зазора ситуация полностью противоположная. Но вследствие того что функция косинуса нелинейная на участке, занимаемым пучком (8, Фиг.5), прирост энергии на первом зазоре, скажем для частиц, имеющих меньшую фазу, неполностью компенсируется недобором энергии на втором зазоре. В результате неполной компенсации разницы по набору энергии для крайних частиц разброс по энергии накапливается в процессе ускорения. Данную проблему можно решить путем линеаризации участка ускоряющей волны. Математические расчеты дают, что для линеаризации области синусоиды с центром пучка, находящимся на 48 градусах ВЧ-поля, необходимо добавить к основной ускоряющей волне третью гармонику со знаком основной волны и амплитудой 0.1 от основной гармоники. Результирующая волна показана на фиг.5 (7). Для сравнения на фигурах 6 и 7 показан набор энергии при прохождении двух ускоряющих зазоров одного дуанта в зависимости от фазы частицы. Расчеты динамики показали, что использование такого способа позволяет уменьшить энергетический разброс в 12 раз (Фиг.8).With the existing angular size of the dints of this cyclotron during acceleration at the first harmonic of the HF field, the particles must pass accelerating gaps at ± 48 degrees HF, which is shown in the drawing by vertical dashed lines. The drawing shows two consecutive positions of the accelerated beam during the passage of two gaps of one duant. When passing through the first accelerating gap, particles displaced in phase to the negative side will receive a larger increase in energy compared to the central particle, and particles with a larger phase will receive a smaller one. When passing the second gap, the situation is completely opposite. But due to the fact that the cosine function is nonlinear in the area occupied by the beam (8, Fig. 5), the increase in energy in the first gap, say for particles with a smaller phase, is not fully compensated by the energy shortage in the second gap. As a result of incomplete compensation of the difference in the energy set for the extreme particles, the energy spread accumulates during acceleration. This problem can be solved by linearizing the section of the accelerating wave. Mathematical calculations show that in order to linearize the region of the sinusoid with the center of the beam at 48 degrees of the RF field, it is necessary to add to the main accelerating wave a third harmonic with a sign of the main wave and an amplitude of 0.1 of the main harmonic. The resulting wave is shown in FIG. 5 (7). For comparison, figures 6 and 7 show the energy gain during the passage of two accelerating gaps of one douant depending on the phase of the particle. Dynamics calculations showed that the use of this method allows to reduce the energy spread by 12 times (Fig. 8).

ЛитератураLiterature

1. N.Inabe, M.Kase, Т.Kawama, M.Hemmi, О.Kamigaito, M.Nagase, I.Yokoyama, A.Goto, Y.Yano, Development of a New Type of Single-Bunch Selector, RIKEN Accel. Prog. Rep.27,1993.1. N. Inabe, M.Kase, T. Kawama, M. Hemmi, O. Kamigaito, M. Nagase, I. Yokoyama, A. Goto, Y. Yano, Development of a New Type of Single-Bunch Selector, RIKEN Accel Prog. Rep. 27,1993.

2. A.Goto, T.Kageyama, K.Hatanaka, Y.Yano, Study of beam optics for the injector AVF cyclotron at RIKEN, Proceedings of the 12th Int. Cyc. Conf, Berlin, 1989.2. A. Goto, T. Kageyama, K. Hatanaka, Y. Yano, Study of beam optics for the injector AVF cyclotron at RIKEN, Proceedings of the 12 th Int. Cyc. Conf, Berlin 1989.

3. S.Kohara, A.Goto, N.Sakamoto, O.Kamigaito, S.Watanabe, T.Teranishi, T.Katayama, Y.Chiba, M.Kase, Y.Yano, Nucl. Inst. and Methods in Physics Research, A526, 2004.p.230-238.3. S. Kohara, A. Goto, N. Sakamoto, O. Kamigaito, S. Watanabe, T. Teranishi, T. Katayama, Y. Chiba, M.Kase, Y. Yano, Nucl. Inst. and Methods in Physics Research, A526, 2004.p.230-238.

Claims (1)

Способ уменьшения энергетического разброса пучка частиц в циклотроне, заключающийся в добавлении гармоник к основной частоте ускоряющего высокочастотного поля, при котором кривая напряжения результирующего ускоряющего поля имеет такую форму, при которой частицы при прохождении ускоряющих зазоров получают равные наборы энергии, отличающийся тем, что гармоника добавляется к основной частоте так, что область кривой напряжения результирующего ускоряющего поля, на которой находится пучок при прохождении ускоряющего зазора, становится линейной, частицы в процессе ускорения проходят ускоряющие зазоры, находясь на спадающих и растущих частях кривой результирующей волны, для компенсации разницы в наборах энергии частицами при последовательном прохождении ускоряющих зазоров в процессе ускорения. A method of reducing the energy spread of a particle beam in a cyclotron, which consists in adding harmonics to the fundamental frequency of the accelerating high-frequency field, in which the voltage curve of the resulting accelerating field has a shape in which the particles, when passing through the accelerating gaps, receive equal energy sets, characterized in that the harmonic is added to the fundamental frequency so that the region of the voltage curve of the resulting accelerating field, on which the beam is located when passing the accelerating gap, becomes l frosty, particles in the acceleration process pass accelerating gaps, being on the falling and growing parts of the resulting wave curve, to compensate for the difference in energy sets by particles during sequential passage of accelerating gaps in the acceleration process.
RU2011103513/07A 2011-02-01 2011-02-01 Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron RU2455801C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011103513/07A RU2455801C1 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011103513/07A RU2455801C1 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2455801C1 true RU2455801C1 (en) 2012-07-10

Family

ID=46848750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011103513/07A RU2455801C1 (en) 2011-02-01 2011-02-01 Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2455801C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1022740A (en) * 1963-12-19 1966-03-16 Csf Improvements in or relating to cyclotrons
SU1257861A1 (en) * 1984-04-26 1987-04-15 МГУ им.М.В.Ломоносова Method for withdrawal of particles from isotron cyclotron
RU2102841C1 (en) * 1994-09-26 1998-01-20 Виктор Мечиславович Игнатенко Linear accelerator of charged particles
JP2002043097A (en) * 2000-07-25 2002-02-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd Accelerator and charged particle accelerating method using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1022740A (en) * 1963-12-19 1966-03-16 Csf Improvements in or relating to cyclotrons
SU1257861A1 (en) * 1984-04-26 1987-04-15 МГУ им.М.В.Ломоносова Method for withdrawal of particles from isotron cyclotron
RU2102841C1 (en) * 1994-09-26 1998-01-20 Виктор Мечиславович Игнатенко Linear accelerator of charged particles
JP2002043097A (en) * 2000-07-25 2002-02-08 Sumitomo Heavy Ind Ltd Accelerator and charged particle accelerating method using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.Kohara etc, Nucl. Inst. and Methods in Physics Research, A526, 2004. p.230-238. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20240015141A (en) Compact high energy ion implantation system and apparatus and method for producing high energy ion beam
RU2455801C1 (en) Method of reducing energy spread of particle beam in cyclotron
Abs et al. Multimegawatt DAE $\delta $ ALUS Cyclotrons for Neutrino Physics
Seidel Injection and extraction in cyclotrons
Aksent’ev et al. Modeling of proton beam dynamics in an accelerator-driver at 600–1000 MeV and investigation of the electrodynamic characteristics of accelerating cavities
Karamysheva et al. Study of slow and fast extraction for the ultralow energy storage ring (USR)
Yang et al. Commissioning Progress of LEAF at IMP
Wang et al. Computer design of a compact cyclotron
Polozov et al. Capturing coefficient increase and energy spread decrease in LPWA
Husson et al. An antiproton deceleration device for the GBAR experiment at CERN
D’Agostino et al. A central region upgrade of the k800 Superconducting Cyclotron at INFN-LNS
SU1237056A1 (en) Method of withdrawing particles from isotron cyclotron
Yano Status report on RIKEN Ring Cyclotron
Kalagin et al. Multigap and polyharmonic bunching systems at FLNR cyclotrons
Garoby RF manipulations in the PSB & PS for the production of antiprotons at CERN and deceleration in the PS for LEAR
Andreev et al. First beam test of 81.5 MHz RFQ for ITEP-TWAC
Karamysheva et al. BEAM DYNAMICS SIMULATIONS IN THE DUBNA SC230 SUPERCON-DUCTING CYCLOTRON FOR PROTON THERAPY
Borisov et al. Feasibility study of the beam extraction from the AIC-144 cyclotron
Gulbekyan et al. STATUS REPORT AND FUTURE DEVELOPMENT FLNR JINR HEAVY IONS ACCELERATOR COMPLEX
Onischenko et al. Compact cyclotron as a proton source for the detection of explosives based on nuclear resonance absorption in nitrogen
Watanabe et al. Calculations of the Beam Transmission and Quality in the RIKEN AVF Cyclotron
Yang et al. IMP Heavy Ion Synchrotron
Clark Cyclotron options for an ISL post-accelerator
Poole et al. Particle simulations of a linear dielectric wall proton accelerator
Migliorati et al. Microbunching and RF Compression