RU2468546C1 - Способ ускорения позитронов и устройство для его реализации - Google Patents
Способ ускорения позитронов и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468546C1 RU2468546C1 RU2011128254/07A RU2011128254A RU2468546C1 RU 2468546 C1 RU2468546 C1 RU 2468546C1 RU 2011128254/07 A RU2011128254/07 A RU 2011128254/07A RU 2011128254 A RU2011128254 A RU 2011128254A RU 2468546 C1 RU2468546 C1 RU 2468546C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- positrons
- acceleration
- positron
- accelerating
- field
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ускорительной техники и предназначено для генерации позитронных пучков с большой энергией для последующего использования высокоэнергетичных позитронов для целей дефектоскопии, томографии, радиационных испытаний стойкости материалов, лучевой терапии и др. Способ ускорения позитронов включает ускорение заряженных частиц вихревым электрическим полем циклического индукционного ускорителя - бетатрона. Осуществление инжекции позитронов в ускорительную камеру от радиоактивного изотопа, причем скорость роста магнитного поля синхронизована с индуцированным электрическим полем таким образом, что орбита, по которой движутся позитроны, остается постоянной в течение всего цикла ускорения. Устройство для ускорения позитронов содержит магнитопровод, обмотки возбуждения, ускорительную камеру, обмотки вывода. В ускорительной камере над или под медианной плоскостью на среднем радиусе ускорительной камеры установлен радиоактивный изотоп позитронов. Изобретение позволяет повысить надежность устройства и способа ускорения позитронов за счет упрощения устройства. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области ускорительной техники и предназначено для генерации позитронных пучков с большой энергией для последующего использования высокоэнергетичных позитронов для целей дефектоскопии, томографии, радиационных испытаний стойкости материалов, лучевой терапии и др.
Известны устройства и способы ускорения позитронов по патентам [патент JP 4009700, патент JP 3089500], в которых генерация позитронов осуществляется путем бомбардировки мишени быстрыми электронами, в результате которой образуются позитроны. Ускорение позитронов осуществляется в линейном волноводе электрическим полем типа стоячей волны. Известны линейные ускорители позитронов [R.Krause-Rehberg, H.S.Leipner "Positron Annihilation in Semiconductors", Vol.127 of Series "Solid-State Sciences". Springer-Verlag, Berlin, 1999], в которых инжекция позитронов осуществляется радиоактивным препаратом, испускающим позитроны. Ускорение позитронов происходит также в линейном волноводе. Недостатками этих способов и устройств является наличие сложной, дорогой и громоздкой радиотехнической системы линейного резонатора, сложность ее настройки и ремонта, трудности фокусировки заряженных частиц. Это ограничивает применение этих ускорителей позитронов, поскольку такие системы могут позволить только крупнейшие организации.
Известны способы циклического ускорения позитронов и устройства для их реализации [Физика. Большой энциклопедический словарь. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. Новый политехнический словарь. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2000]. Например, способ и устройство ускорения позитронов синхротроном. Это циклический резонансный ускоритель с переменным магнитным полем и ускоряющим ВЧ электрическим полем постоянной частоты. Магнит синхротрона имеет форму кольца, в кольцевом воздушном зазоре которого расположена вакуумная камера, в которой установлен источник заряженных частиц. Ускоряемые частицы движутся в нарастающем магнитном поле по круговым орбитам, получая энергию от ВЧ электрического поля. Синхротроны также имеют достаточно сложную магнитную и резонансную системы. В качестве источников позитронов используются устройства, аналогичные устройствам по патентам [патент JP 4009700, патент JP 3089500].
Наиболее близок к изобретению индукционный ускоритель с выведенным электронным пучком [Ерофеева Г.В., Чахлов В.Л. - Авт. свидетельство №677136]. Данный ускоритель предназначен для генерации пучков быстрых электронов, в котором используется термоэмиссионный катод в качестве источника электронов. Источников позитронов на основе термоэмиссии не существует.
Задача изобретения - повышение надежности устройства и способа ускорения позитронов за счет упрощения устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в способе ускорения позитронов, включающем ускорение заряженных частиц вихревым электрическим полем циклического индукционного ускорителя бетатрона, осуществляют инжекцию позитронов в ускорительную камеру от радиоактивного изотопа, причем скорость роста магнитного поля синхронизована с индуцированным электрическим полем таким образом, что орбита, по которой движутся позитроны, остается постоянной в течение всего цикла ускорения. Позитроны предварительно накапливают в постоянном во времени управляющем магнитном поле, в котором показатель спада поля по радиусу лежит в пределах 0<n<1, а величина индукции магнитного поля соответствует энергии инжектируемых позитронов так, что позитроны движутся по круговой орбите, радиус которой равен среднему радиусу ускорительной камеры.
В устройстве для ускорения позитронов, содержащем обмотки возбуждения, ускорительную камеру, обмотки вывода, магнитопровод, профильные полюса, центральные вкладыши, в воздушном зазоре, образованном полюсами и центральными вкладышами, установлена ускорительная камера, в которой над или под медианной плоскостью на среднем радиусе ускорительной камеры установлен радиоактивный изотоп позитронов, например Ge 68, Ti 44, Na 22.
Применение радиоактивного изотопа в качестве источника позитронов в циклических индукционных ускорителях не известно. А их применение позволяет значительно упростить конструкцию наиболее близкого аналога циклического ускорителя позитронов и, таким образом повысить надежность устройства и способа ускорения позитронов. Электромагнитная система бетатрона не имеет сложных волноводных и резонансных систем, что упрощает изготовление, настройку и обслуживание ускорителя.
На фиг.1 представлена принципиальная схема ускорителя позитронов. На фиг.2 приведены диаграммы тока и напряжения обмотки возбуждения электромагнита ускорителя позитронов.
Ускоритель позитронов содержит (фиг.1) электромагнит, состоящий из обмоток возбуждения 1, обратного магнитопровода 2, профильных полюсов 3, набора центральных вкладышей 4, ускорительной камеры 6, обмоток вывода заряженных частиц 7, источника позитронов 8. Магнитопровод выполнен с воздушным зазором 5, образованным профильными полюсами 3 и центральными вкладышами 4, в котором установлена ускорительная камера 6, обмотки вывода заряженных частиц 7. В качестве источника 8 позитронов применен радиоактивный изотоп, например Ge 68, Ti 44, Na 22, установленный над или под медианной плоскостью на среднем радиусе ускорительной камеры 6 (фиг.1).
Устройство работает следующим образом. В паузах между импульсами ускорения по обмотке 1 электромагнита протекает постоянный ток I0 (фиг.2), обеспечивающий величину магнитной индукции в воздушном зазоре 5 такую, что позитроны в ускорительной камере 6 движутся по круговой орбите постоянного радиуса, равного радиусу установки источника 8 позитронов. Показатель спада поля по радиусу выбирается из условия 0<n<1. что обеспечивает фокусировку позитронов как в вертикальном, так и в радиальном направлениях. Таким образом, происходит накопление позитронов и формирование позитронного пучка около равновесной орбиты (t1…t2). Меняя длительность накопления, можно регулировать число ускоренных позитронов. Далее по обмоткам 1 электромагнита пропускают импульсный ток I(t) (t2…t3), который создает переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле индуцирует вихревое электрическое поле, которое ускоряет позитроны. Скорость роста магнитного поля синхронизована с индуцированным электрическим полем таким образом, что орбита, по которой движутся позитроны, остается постоянной в течение всего цикла ускорения. Данное условие обеспечивается подбором профильной поверхности полюсов 3, величиной воздушного зазора 5 и суммарной толщиной набора центральных вкладышей 4. В конце цикла ускорения высокоэнергетичные позитроны выводятся за пределы ускорительной камеры 6 с помощью специальной системы, представляющей собой обмотки вывода заряженных частиц 7, уложенные в межполюсном пространстве над и под ускорительной камерой.
Таким образом, рассмотренная система индукционного ускорителя позволяет получать пучки высокоэнергетичных позитронов, причем энергию ускоренных позитронов можно легко изменять путем изменения времени включения системы вывода. Она не содержит сложных, дорогостоящих и громоздких узлов. Данная система проста в изготовлении и обслуживании.
Claims (3)
1. Способ ускорения позитронов, включающий ускорение заряженных частиц вихревым электрическим полем циклического индукционного ускорителя, отличающийся тем, что осуществляют инжекцию позитронов в ускорительную камеру от радиоактивного изотопа, причем скорость роста магнитного поля синхронизована с индуцированным электрическим полем таким образом, что орбита, по которой движутся позитроны, остается постоянной в течение всего цикла ускорения.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что позитроны предварительно накапливают в постоянном во времени управляющем магнитном поле, в котором показатель спада поля по радиусу лежит в пределах 0<n<1, а величина индукции магнитного поля соответствует энергии инжектируемых позитронов так, что позитроны движутся по круговой орбите, радиус которой равен среднему радиусу ускорительной камеры.
3. Устройство для ускорения позитронов, содержащее магнитопровод, обмотки возбуждения, ускорительную камеру, обмотки вывода, отличающееся тем, что в ускорительной камере над или под медианной плоскостью на среднем радиусе ускорительной камеры установлен радиоактивный изотоп позитронов, например Ge 68, Ti 44, Na 22.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128254/07A RU2468546C1 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ ускорения позитронов и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011128254/07A RU2468546C1 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ ускорения позитронов и устройство для его реализации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2468546C1 true RU2468546C1 (ru) | 2012-11-27 |
Family
ID=49255041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011128254/07A RU2468546C1 (ru) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | Способ ускорения позитронов и устройство для его реализации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2468546C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530735C1 (ru) * | 2013-05-29 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ генерации ускоренных позитронов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU155892A1 (ru) * | ||||
SU677136A1 (ru) * | 1977-04-25 | 1979-07-30 | Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Имени С.М.Кирова | Бетатрон |
SU794787A1 (ru) * | 1979-04-13 | 1981-01-07 | Предприятие П/Я А-1758 | Импульсный источник нейтронов |
JPS61281952A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-12 | Hitachi Ltd | 陽電子消滅分析方法および分析装置 |
RU2319325C1 (ru) * | 2006-06-26 | 2008-03-10 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Способ ускорения электронов в бетатроне |
-
2011
- 2011-07-07 RU RU2011128254/07A patent/RU2468546C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU155892A1 (ru) * | ||||
SU677136A1 (ru) * | 1977-04-25 | 1979-07-30 | Научно-Исследовательский Институт Ядерной Физики При Томском Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Политехническом Институте Имени С.М.Кирова | Бетатрон |
SU794787A1 (ru) * | 1979-04-13 | 1981-01-07 | Предприятие П/Я А-1758 | Импульсный источник нейтронов |
JPS61281952A (ja) * | 1985-06-07 | 1986-12-12 | Hitachi Ltd | 陽電子消滅分析方法および分析装置 |
RU2319325C1 (ru) * | 2006-06-26 | 2008-03-10 | Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии | Способ ускорения электронов в бетатроне |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530735C1 (ru) * | 2013-05-29 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ генерации ускоренных позитронов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101173332B1 (ko) | 이온빔 가속방법 | |
Takayama et al. | Induction acceleration of heavy ions in the KEK digital accelerator: Demonstration of a fast-cycling induction synchrotron | |
Xie et al. | Conceptional design of the laser ion source based hadrontherapy facility | |
Trubnikov et al. | Project of the Nuclotron-based ion collider facility (NICA) at JINR | |
CN108566721A (zh) | 直线加速器和同步加速器 | |
JPWO2017145259A1 (ja) | 重粒子線治療装置 | |
RU2468546C1 (ru) | Способ ускорения позитронов и устройство для его реализации | |
Luo et al. | Conception design of helium ion FFAG accelerator with induction accelerating cavity | |
JP4650382B2 (ja) | 荷電粒子ビーム加速器及びその荷電粒子ビーム加速器を用いた粒子線照射システム | |
JP2010251275A (ja) | イオンの集団加速装置とその応用 | |
RU149963U1 (ru) | Ионный триод для генерации нейтронов | |
KR101378384B1 (ko) | 사이클로트론 | |
CN104320904A (zh) | 微波电子加速器 | |
US3390293A (en) | High energy particle generator | |
RU2683963C1 (ru) | Импульсный генератор термоядерных нейтронов | |
Valente | Status of positron beams for dark photons experiments | |
RU2420045C1 (ru) | Способ индукционного ускорения ионов | |
Rubbia | The role of elementary particle accelerators | |
Florea et al. | Basic principles of conventional and laser driven therapy accelerators | |
RU2531808C1 (ru) | Ускоритель заряженных частиц | |
RU2411066C1 (ru) | Способ разделения изотопов и устройство для его осуществления | |
Ermakov et al. | Design of a linear accelerator with a magnetic mirror on the beam energy of 45 MeV | |
Wilson | 1 Accelarators, Colliders and Their Application | |
Neuffer et al. | Front End and HFOFO Snake for a Muon Facility | |
Bryant | Performance requirements for accelerators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130708 |