RU2608365C1 - Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field - Google Patents

Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field Download PDF

Info

Publication number
RU2608365C1
RU2608365C1 RU2015133739A RU2015133739A RU2608365C1 RU 2608365 C1 RU2608365 C1 RU 2608365C1 RU 2015133739 A RU2015133739 A RU 2015133739A RU 2015133739 A RU2015133739 A RU 2015133739A RU 2608365 C1 RU2608365 C1 RU 2608365C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
accelerator
dipoles
particles
acceleration
dipole
Prior art date
Application number
RU2015133739A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Варламович Долбилов
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 RU2015133739A priority Critical patent/RU2608365C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2608365C1 publication Critical patent/RU2608365C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H13/00Magnetic resonance accelerators; Cyclotrons
    • H05H13/04Synchrotrons

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to acceleration engineering and can be used in physics of high-energy particles, industry, medicine and scientific research. Accelerator includes: a pulse induction system with beam time of flight sensors for synchronisation of accelerating pulses with beam current pulses; system for forming closed orbits of accelerated particles, consisting of beam-reflecting magnetic dipoles and correcting devices for compensation of defocusing action of dipoles in vertical plane; system for rigid focusing on straight sections; beam input and output system; vacuum system. Correcting devices are arranged at inlet and outlet of each beam deflecting section and are a short lens. Magnetic dipoles of orbit forming system, by reflecting beam particles, create closed orbits. Angle of incidence of beam on dipole is equal to angle of reflection. Since this equality does not depend on nature of distribution of field across longitudinal axis of dipole, equality of angles of incidence and reflection is preserved in edge fields of dipoles as well. This fact removes restrictions on lower injection energy threshold.
EFFECT: acceleration in a constant magnetic field with almost constant radius of orbit in entire range of acceleration, significant reduction of lower injection threshold, increased range of accelerated energies and particle Z/A ratio (where Ζ is charge, A is atomic number), absence of pre-accelerators, reduced cost of creation and operation of accelerator.
1 cl, 4 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано в области физики частиц высоких энергий, промышленности, медицины и научных исследований.The invention relates to accelerator technology and can be used in the field of high-energy particle physics, industry, medicine and scientific research.

Уровень техники.The level of technology.

Известны ускорители: 1) включающие в себя диполь с постоянным магнитным полем, и высокочастотную ускоряющую систему, в которых заряженные частицы, ускоряясь, движутся по спиральной орбите из центра магнитного диполя, постепенно увеличивая радиус орбиты с ростом энергии: циклотроны, синхроциклотроны или фазотроны (например, Дж. Ливингуд. Принципы работы классических ускорителей. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 19-23), 2) ускорители, включающие в себя диполи с нарастающим во времени магнитным полем и высокочастотные резонаторы с перестраиваемой частотой, в которых частицы в процессе ускорения сохраняют радиус орбиты постоянным: синхрофазотрон (например, Дж. Ливингуд. Принципы работы классических ускорителей. - М.: Издательство иностранной литературы, 1963, с. 23-25, 199-234), 3) индукционные синхротроны включающие в себя диполи с постоянным во времени магнитным полем и ускоряющую систему, состоящую из индукционных секций, связанных с датчиками времени пролета пучка и служащих для запуска этих секций (например, Г.В. Долбилов, «Циклический ускоритель заряженных частиц», Патент ОИЯИ №2477936, 2014; [1]. G.V. Dolbilov «The Induction Synchrotron with a Constant Magnetic Field» // Proc. Of the XXIV Russian article Conference, RuPAC 2014, Obninsk, Russia, http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/rupac2014/papers/wepsb29) [2]Accelerators are known: 1) including a dipole with a constant magnetic field, and a high-frequency accelerating system in which charged particles, accelerating, move in a spiral orbit from the center of a magnetic dipole, gradually increasing the radius of the orbit with increasing energy: cyclotrons, synchrocyclotrons or phasotrons (for example , J. Livingood, Principles of Operation of Classical Accelerators. - M.: Publishing House of Foreign Literature, 1963, p. 19-23), 2) accelerators, including dipoles with increasing magnetic field and high-frequency resonators with tunable frequency, in which the particles in the process of acceleration keep the radius of the orbit constant: synchrophasotron (for example, J. Livingood. Principles of operation of classical accelerators. - M .: Publishing house of foreign literature, 1963, pp. 23-25, 199-234), 3) induction synchrotrons including dipoles with a constant magnetic field in time and an accelerating system consisting of induction sections connected with beam transit time sensors and used to start these sections (for example, G.V. Dolbilov, “Cyclic accelerator of charged particles”, JINR Patent No. 2477936, 2014; [one]. GV Dolbilov "The Induction Synchrotron with a Constant Magnetic Field" // Proc. Of the XXIV Russian article Conference, RuPAC 2014, Obninsk, Russia, http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/rupac2014/papers/wepsb29 ) [2]

Основным недостатком ускорителей с постоянным магнитным полем диполя является ограничение максимальной энергии ускоренных частиц из-за большого веса диполя (сотни тысяч тонн), который пропорционален приблизительно кубу диаметра полюса диполя, т.е. максимальному импульсу ускоренных частиц.The main disadvantage of accelerators with a constant magnetic field of a dipole is the limitation of the maximum energy of accelerated particles due to the large weight of the dipole (hundreds of thousands of tons), which is proportional to approximately a cube of the diameter of the pole of the dipole, i.e. maximum momentum of accelerated particles.

Недостатком ускорителей с постоянным радиусом в процессе ускорения является необходимость иметь в составе ускорителя генераторы импульсов тока для питания магнитных диполей, форма импульсов которых зависит от энергии ускоряемых частиц и режима работы ускорителя. Кроме того, высокочастотные ускоряющие резонаторы должны менять свою резонансную частоту в соответствии с изменением циклической частоты частиц в процессе ускорения. Большой диапазон изменения циклической частоты требует применения предускорителей (бустеров) для ускорения частиц до высоких энергий.The disadvantage of accelerators with a constant radius in the acceleration process is the need to have current pulse generators in the accelerator to power magnetic dipoles, the pulse shape of which depends on the energy of the accelerated particles and the mode of operation of the accelerator. In addition, high-frequency accelerating resonators must change their resonant frequency in accordance with the change in the cyclic frequency of the particles during acceleration. A wide range of changes in cyclic frequency requires the use of pre-accelerators (boosters) to accelerate particles to high energies.

В качестве прототипа выбираем индукционный синхротрон, который описан в работах: Г.В. Долбилов, «Циклический ускоритель заряженных частиц», Патент ОИЯИ №2477936, 2014 [1]. G.V. Dolbilov «The Induction Synchrotron with a Constant Magnetic Field» // Proc. Of the XXIV Russian article Conference, RuPAC 2014, Obninsk, Russia, http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/rupac2014/papers/wepsb29) [2].As a prototype, we choose the induction synchrotron, which is described in the works: G.V. Dolbilov, “Cyclic accelerator of charged particles”, JINR Patent No. 2477936, 2014 [1]. GV Dolbilov "The Induction Synchrotron with a Constant Magnetic Field" // Proc. Of the XXIV Russian article Conference, RuPAC 2014, Obninsk, Russia, http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/rupac2014/papers/wepsb29 ) [2].

Этот ускоритель заряженных частиц включает в себя импульсную индукционную ускоряющую систему с датчиками времени пролета пучка для синхронизации запуска индукционных секций, систему формирования полями магнитных диполей замкнутых орбит частиц, которые в процессе ускорения близки к равновесной орбите ускорителя, систему жесткой фокусировки пучка в виде квадрупольных линз, системы ввода и вывода пучка и вакуумную систему.This charged particle accelerator includes a pulsed induction accelerating system with beam transit time sensors for synchronizing the launch of induction sections, a system for generating magnetic dipoles by the fields of closed particle orbits that are close to the accelerator’s equilibrium orbit during the acceleration process, and a beam focusing system in the form of quadrupole lenses beam input and output systems and a vacuum system.

Недостаткам такого ускорителя является то, что частицы с очень малой энергией могут не достигнуть области однородного поля диполя и будут отклонены краевыми полями диполя и потеряны. Это обстоятельство уменьшает диапазон ускоряемых энергий и требуют более высоких энергий инжектируемых частиц, что усложняет конструкцию, удорожает создание и эксплуатацию ускорителя.The disadvantages of such an accelerator is that particles with very low energy may not reach the region of a homogeneous dipole field and will be rejected by the edge fields of the dipole and lost. This circumstance reduces the range of accelerated energies and requires higher energies of injected particles, which complicates the design and makes the creation and operation of the accelerator more expensive.

Раскрытие из обретения.Disclosure from gaining.

Изобретение решает задачу увеличения диапазона ускоряемых энергий и отношения Z/A ускоряемых частиц при циклическом ускорении частиц в постоянном магнитном поле путем уменьшения нижнего порога ускоряемых энергий (Z-зарядность, Α-атомный номер). Кроме того, позволяет снизить требования к параметрам инжектируемого пучка, упростить и удешевить конструкцию инжектора, отказаться от предускорителя, уменьшить стоимость создания и эксплуатации ускорителя.The invention solves the problem of increasing the range of accelerated energies and the Z / A ratio of accelerated particles during cyclic acceleration of particles in a constant magnetic field by reducing the lower threshold of accelerated energies (Z-charge, Α-atomic number). In addition, it allows to reduce the requirements for the parameters of the injected beam, simplify and reduce the cost of the injector design, abandon the pre-accelerator, and reduce the cost of creating and operating the accelerator.

Поставленная цель достигается тем, что циклический ускоритель заряженных частиц, включает импульсную индукционную ускоряющую систему с датчиками времени пролета пучка, которые предназначены для синхронизации запуска индукционных секций с импульсами циркулирующего тока пучка, систему формирования полями магнитных диполей замкнутых орбит частиц, которые в процессе ускорения близки к равновесной орбите ускорителя, систему жесткой фокусировки пучка в виде квадрупольных линз, которые расположены на прямолинейных участках орбиты, системы ввода пучка, систему вывода пучка и вакуумную систему. При этом система формирования замкнутых орбит при ускорении пучка, близких к равновесной орбите, состоит из набора отклоняющих секций с корректирующими устройствами на входе и выходе секции. Каждая отклоняющая пучок на угол θ секция содержит два отражающих частицы пучка диполя с постоянным во времени и однородным вдоль продольной оси диполя магнитным полем и с произвольным распределением поля поперек этой оси. Продольные оси диполей расположены под углом π-θ/2 друг к другу и углом θ/4 к осям прямолинейных участков на входе и выходе каждой отклоняющей секции. Корректирующие устройства компенсируют вертикальную дефокусировку пучка в отражающих диполях. Корректирующее устройство содержит две короткие линзы, квадрупольную и симметричную, которые расположены в непосредственной близости друг к другу и представляют собой одну корректирующую линзу.This goal is achieved by the fact that the cyclic accelerator of charged particles includes a pulsed induction accelerating system with beam transit time sensors, which are designed to synchronize the start of induction sections with pulsed circulating beam currents, and a system for generating magnetic dipoles by fields of closed particle orbits that are close to the equilibrium orbit of the accelerator, the system of rigid focusing of the beam in the form of quadrupole lenses that are located on the straight sections of the orbit, the system we have a beam input system, a beam output system and a vacuum system. Moreover, the system of formation of closed orbits during beam acceleration close to the equilibrium orbit consists of a set of deflecting sections with corrective devices at the input and output of the section. Each section deflecting the beam at an angle θ contains two reflecting particles of the dipole beam with a magnetic field that is constant in time and uniform along the longitudinal axis of the dipole and with an arbitrary field distribution across this axis. The longitudinal axes of the dipoles are located at an angle π-θ / 2 to each other and an angle θ / 4 to the axes of the straight sections at the input and output of each deflecting section. Corrective devices compensate for the vertical defocusing of the beam in reflecting dipoles. The corrective device contains two short lenses, quadrupole and symmetrical, which are located in close proximity to each other and represent one corrective lens.

Отличительным признаком изобретения является следующее: система формирования замкнутых орбит при ускорении пучка, которые близки к равновесной орбите, состоит из набора отклоняющих секций с корректирующими устройствами на входе и выходе секции. Каждая отклоняющая пучок на угол θ секция содержит два отражающих частицы пучка диполя с постоянным во времени и однородным вдоль продольной оси диполя магнитным полем и с произвольным распределением поля поперек этой оси. Продольные оси диполей расположены под углом π-θ/2 друг к другу и углом θ/4 к осям прямолинейных участков на входе и выходе каждой отклоняющей секции. Корректирующие устройства компенсируют вертикальную дефокусировку пучка в отражающих диполях. Корректирующее устройство содержит две короткие линзы, квадрупольную и симметричную, которые расположены в непосредственной близости друг к другу и представляют собой одну сборную короткую корректирующую линзу.A distinctive feature of the invention is the following: a system for generating closed orbits during beam acceleration, which are close to an equilibrium orbit, consists of a set of deflecting sections with corrective devices at the input and output of the section. Each section deflecting the beam at an angle θ contains two reflecting particles of the dipole beam with a magnetic field that is constant in time and uniform along the longitudinal axis of the dipole and with an arbitrary field distribution across this axis. The longitudinal axes of the dipoles are located at an angle π-θ / 2 to each other and an angle θ / 4 to the axes of the straight sections at the input and output of each deflecting section. Corrective devices compensate for the vertical defocusing of the beam in reflecting dipoles. The corrective device contains two short lenses, quadrupole and symmetrical, which are located in close proximity to each other and are one assembled short corrective lens.

Совокупность вышеуказанных признаков позволяет существенно уменьшить нижний порог ускоряемых энергий, уменьшить энергию инжектируемых частиц и отказаться от дорогостоящих предускорителей частиц при ускорении частиц на высокие энергии.The combination of the above features can significantly reduce the lower threshold of accelerated energies, reduce the energy of injected particles and abandon expensive particle accelerators when accelerating particles to high energies.

При указанном расположении диполей и распределении магнитных полей в них угол отклонения пучка в каждой отклоняющей секции будет равным θ во все диапазоне ускоряемых энергий частиц. Поскольку в области, где магнитное поле однородно вдоль продольной оси, угол отражения пучка от диполя будет равен углу падения пучка на диполь и не зависит от характера распределения поля поперек оси. Поэтому отклонение пучка секцией на угол θ будет происходить и в краевых полях диполей при очень низких энергиях частиц. Это обстоятельство позволяет существенно уменьшить энергию инжектируемых в ускоритель частиц и удешевить создание и эксплуатацию ускорителя. Поскольку магнитные поля отражающего диполя фокусируют пучок в радиальном направлении и дефокусируют в вертикальном направлении, на входе и выходе каждой отклоняющей секции установлены корректирующие устройства, которые с помощью симметричной и квадрупольной магнитных линз компенсируют вертикальную дефокусировку пучка.With the indicated arrangement of dipoles and the distribution of magnetic fields in them, the beam deflection angle in each deflecting section will be equal to θ in the entire range of accelerated particle energies. Since in the region where the magnetic field is uniform along the longitudinal axis, the angle of reflection of the beam from the dipole will be equal to the angle of incidence of the beam on the dipole and does not depend on the nature of the field distribution across the axis. Therefore, the beam will be deflected by the section through the angle θ in the edge fields of the dipoles at very low particle energies. This circumstance makes it possible to substantially reduce the energy of the particles injected into the accelerator and to reduce the cost of the creation and operation of the accelerator. Since the magnetic fields of the reflecting dipole focus the beam in the radial direction and defocus in the vertical direction, correcting devices are installed at the input and output of each deflecting section, which compensate for the vertical defocusing of the beam using symmetric and quadrupole magnetic lenses.

Импульсные индукционные секции и датчики времени пролета пучка, служащие для синхронизации времени запуска ускоряющих секций с временем пролета пучка по периметру орбиты, позволяют ускорять частицы в широком диапазоне скоростей (энергий) и отношений заряда частиц к их массе, Ζ/А.Pulse induction sections and beam transit time sensors, used to synchronize the launch time of accelerating sections with the beam transit time around the orbit, allow particles to be accelerated over a wide range of velocities (energies) and particle charge to mass ratios, Ζ / A.

Перечень чертежейList of drawings

Фиг. 1 -_ Фрагмент траекторий пучка заряженных частиц при ускорении с индукционном синхротроне с постоянном магнитным полем;FIG. 1 -_ Fragment of the trajectories of a beam of charged particles during acceleration with an induction synchrotron with a constant magnetic field;

Фиг. 2 - Схема отражающего заряженные частицы магнитного диполя;FIG. 2 - Scheme of a magnetic dipole reflecting charged particles;

Фиг. 3 - Схема отклоняющей магнитной секции;FIG. 3 - Diagram of the deflecting magnetic section;

Фиг. 4 - Схема варианта индукционного синхротрона с шестью отклоняющими секциями с постоянном магнитным полем.FIG. 4 - Diagram of a variant of an induction synchrotron with six deflecting sections with a constant magnetic field.

На Фиг. 1 приведен фрагмент траекторий пучка заряженных частиц в индукционном синхротроне с постоянном магнитном полем,In FIG. 1 shows a fragment of the trajectories of a beam of charged particles in an induction synchrotron with a constant magnetic field,

где 1 - траектория ускоренного пучка; 2 - траектория пучка с энергией инжекции, которая много меньше максимальной энергии.where 1 is the trajectory of the accelerated beam; 2 - beam path with injection energy, which is much less than the maximum energy.

Схема отражающего заряженные частицы магнитного диполя приведена на Фиг. 2, A diagram of a magnetic dipole reflecting charged particles is shown in FIG. 2

где 3 - отражающий магнитный диполь, 4 - траектория «падающих» частиц, 5 - траектории отраженных частиц, (см. 9, фиг. 3, Приложение 1), энергия и траектория которых меняется в процессе ускорения, (α) - углы падения и отражения частиц.where 3 is the reflecting magnetic dipole, 4 is the trajectory of the “falling” particles, 5 is the trajectory of the reflected particles (see 9, Fig. 3, Appendix 1), the energy and trajectory of which changes during acceleration, (α) are the angles of incidence and particle reflections.

Фиг. 3 (Приложение 1) приведена схема отклоняющей магнитной секции, где 6 - На отражающие магнитные диполи, 7 - траектории входящих частиц, 8 - траектории выходящих частиц, 9 - траектории частиц в отклоняющей секции в процессе ускорения. (θ) - угол отклонения пучка в секции.FIG. 3 (Appendix 1) shows a diagram of the deflecting magnetic section, where 6 are the reflecting magnetic dipoles, 7 are the trajectories of the incoming particles, 8 are the trajectories of the outgoing particles, 9 are the trajectories of the particles in the deflecting section during acceleration. (θ) is the beam deflection angle in the section.

На Фиг. 4 приведена схема варианта индукционного синхротрона с шестью отклоняющими пучок секциями с постоянным магнитным полем (шестью парами отражающих диполей). Каждая пара диполей отклоняет пучок на 60°. Здесь 10 - отражающие магнитные диполи; 11 - прямолинейные участки, где устанавливаются индукционная ускоряющая система с датчиками времени пролета пучка, квадрупольные линзы жестко фокусирующей системы, системы ввода пучка, вакуумная система; 12 - камера отклоняющей секции для транспортировки отражаемых от диполя частиц (см. (9), фиг. 3); 13 - корректирующие устройства, которые представляют собой сборную линзу, состоящую из двух магнитных линз, квадрупольной и симметричной, которые компенсируют вертикальную дефокусировку пучка при отражении частиц от диполей.In FIG. Figure 4 shows a diagram of a variant of an induction synchrotron with six sections deflecting the beam with a constant magnetic field (six pairs of reflecting dipoles). Each pair of dipoles deflects the beam by 60 °. Here 10 are reflective magnetic dipoles; 11 - straight sections where an induction accelerating system with beam transit time sensors, quadrupole lenses of a hard focusing system, a beam input system, a vacuum system are installed; 12 - chamber of the deflecting section for transporting particles reflected from the dipole (see (9), Fig. 3); 13 - corrective devices, which are a combined lens, consisting of two magnetic lenses, quadrupole and symmetric, which compensate for the vertical defocusing of the beam when the particles are reflected from dipoles.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Пучок заряженных частиц инжектируется в ускоритель на одном из прямолинейных участков орбиты и ускоряется импульсной индукционной системой. В процессе ускорения частота ускоряющих импульсов возрастает в соответствии с ростом частоты обращения частиц. Синхронизация импульсов и пучка осуществляется с помощью датчиков времени пролета пучка. Ускорение импульсов тока пучка частиц индукционными импульсами с регулируемой частотой повторения позволяет реализовать синхронное ускорение в широком диапазоне скоростей частиц и их энергий.A beam of charged particles is injected into the accelerator in one of the straight sections of the orbit and accelerated by a pulsed induction system. During acceleration, the frequency of accelerating pulses increases in accordance with an increase in the particle revolution frequency. Pulse and beam synchronization is carried out using beam transit time sensors. Acceleration of current pulses of a particle beam by induction pulses with a controlled repetition rate allows synchronous acceleration to be realized over a wide range of particle velocities and their energies.

Замкнутые орбиты ускоряемых частиц формируются с помощью отклоняющих пучок магнитных секций, которые содержат два отражающих пучок магнитных диполя. Если продольные оси отражающих диполей составляют друг к другу угол π-θ/2, а входная траектория пучка составляет угол θ/4 с осью входного отражающего диполя, то выходная траектория и ось выходного отражающего диполя будут составлять тот же угол θ/4, а угол между входной и выходной траекториями пучка будет равен θ. При выполнении этих условий угол θ не будет зависеть от энергии ускоряемых частиц. Возможность работы отклоняющих секций в краевых полях диполей позволяет дополнительно расширить диапазон ускорения, уменьшить энергию инжекции и отказаться от использования предускорителей.Closed orbits of accelerated particles are formed using magnetic sections deflecting the beam, which contain two magnetic dipoles reflecting the beam. If the longitudinal axes of the reflecting dipoles are π-θ / 2 to each other, and the input path of the beam is θ / 4 with the axis of the input reflecting dipole, then the output path and the axis of the output reflecting dipole will be the same angle θ / 4, and the angle between the input and output trajectories of the beam will be equal to θ. Under these conditions, the angle θ will not depend on the energy of the accelerated particles. The ability of the deflecting sections to work in the marginal fields of the dipoles allows us to further expand the acceleration range, reduce the injection energy, and refuse to use pre-accelerators.

Поскольку в отклоняющей секции пучок фокусируется в горизонтальной плоскости дефокусируется в вертикальной, то установленные на входе и выходе корректирующие устройства компенсируют дефокусировку пучка.Since in the deflecting section the beam is focused in the horizontal plane and defocused in the vertical, the correcting devices installed at the input and output compensate for the defocusing of the beam.

Для ввода и вывода пучка из ускорителя используются традиционные схемы.For input and output of the beam from the accelerator, traditional schemes are used.

Пример конкретного выполнения. Дипольные магниты для отражения пучка представляют собой либо электромагниты с величиной магнитной индукции около 2 тесла, либо NdFeB или SmCo постоянные магниты с индукцией ~ 1 тесла. Использование постоянных магнитов не требует создания источников магнитной системы, но из-за меньшей величины магнитной индукции увеличивает размер равновесной орбиты.An example of a specific implementation. The dipole magnets for reflecting the beam are either electromagnets with a magnetic induction of about 2 Tesla, or NdFeB or SmCo permanent magnets with an induction of ~ 1 Tesla. The use of permanent magnets does not require the creation of sources of a magnetic system, but due to the smaller magnitude of magnetic induction increases the size of the equilibrium orbit.

Импульсные индукционные секции выполнены на основе традиционных ферромагнитных материалов (например, пермаллой, ферриты и т.п.). Индукционные секции представляют собой набор ферромагнитных сердечников-индукторов, каждый из которых питается импульсным напряжением порядка 1 кВ, что позволяет использовать транзисторные генераторы импульсов и увеличить надежность системы.Pulse induction sections are based on traditional ferromagnetic materials (for example, permalloy, ferrite, etc.). Induction sections are a set of ferromagnetic core-inductors, each of which is supplied with a pulse voltage of the order of 1 kV, which allows the use of transistor pulse generators and increase the reliability of the system.

Корректирующие устройства системы отклонения пучка и квадрупольные линзы прямолинейных участков используют стандартные и широко применяемые магнитные линзы.Correction devices of the beam deflection system and quadrupole lenses of straight sections use standard and widely used magnetic lenses.

Claims (2)

1. Циклический ускоритель заряженных частиц, включающий импульсную индукционную ускоряющую систему, снабженную датчиками времени пролета пучка частиц, предназначенными для синхронизации запуска индукционных секций, систему формирования замкнутых орбит частиц посредством полей магнитных диполей, орбиты которых в процессе ускорения близки к равновесной орбите ускорителя, систему жесткой фокусировки пучка в виде квадрупольных линз, которые расположены на прямолинейных участках орбиты, систему ввода, систему вывода пучка и вакуумную систему отличающийся тем, что система формирования замкнутых орбит при ускорении пучка состоит из набора отклоняющих секций с корректирующими устройствами, расположенными на входе и выходе каждой секции, а каждая отклоняющая пучок секция содержит два отражающих пучок диполя, при этом продольные оси отражающих диполей образуют угол π-θ/2 друг к другу и угол θ/4 к осям прямолинейных участков на входе и выходе каждой отклоняющей секции, где θ - заданный угол отклонения пучка в каждой отклоняющей секции, а π равен 180°.1. A cyclic accelerator of charged particles, including a pulsed induction accelerating system, equipped with particle-beam transit time sensors designed to synchronize the start of induction sections, a system for generating closed particle orbits through magnetic dipole fields, whose orbits during acceleration are close to the equilibrium orbit of the accelerator, a rigid system focusing the beam in the form of quadrupole lenses that are located on the straight sections of the orbit, the input system, the output system of the beam and the vacuum system The system is characterized in that the system for generating closed orbits during beam acceleration consists of a set of deflecting sections with corrective devices located at the input and output of each section, and each section deflecting the beam contains two reflecting dipole beams, while the longitudinal axes of the reflecting dipoles form an angle π- θ / 2 to each other and the angle θ / 4 to the axes of the straight sections at the input and output of each deflecting section, where θ is the specified beam deflection angle in each deflecting section, and π is 180 °. 2. Ускоритель по п. 1 отличающийся тем, что корректирующее устройство представляют собой сборную линзу, содержащую две короткие линзы, квадрупольную и симметричную, которые расположены в непосредственной близости друг к другу в произвольном порядке.2. The accelerator according to claim 1, characterized in that the corrective device is an assembled lens containing two short lenses, quadrupole and symmetrical, which are located in close proximity to each other in an arbitrary order.
RU2015133739A 2015-08-11 2015-08-11 Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field RU2608365C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133739A RU2608365C1 (en) 2015-08-11 2015-08-11 Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015133739A RU2608365C1 (en) 2015-08-11 2015-08-11 Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608365C1 true RU2608365C1 (en) 2017-01-18

Family

ID=58456050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015133739A RU2608365C1 (en) 2015-08-11 2015-08-11 Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608365C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714507C1 (en) * 2019-02-04 2020-02-18 Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) Method of forming equilibrium trajectories of particles in a cyclic accelerator with a constant radius of an orbit
RU2714505C1 (en) * 2019-03-11 2020-02-18 Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) Induction synchrotron magnetic system with magnetic field constant in time

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2166844C1 (en) * 1999-11-04 2001-05-10 Гладков Борис Дмитриевич Charged particles acceleration method
RU2169444C1 (en) * 2000-02-08 2001-06-20 Гладков Борис Дмитриевич Process of acceleration of charged particles and device based on it
JP3524714B2 (en) * 1997-04-22 2004-05-10 三菱重工業株式会社 Superconducting acceleration cavity and method of manufacturing the same
WO2009154071A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-23 独立行政法人理化学研究所 Charged particle accelerator
RU2477936C2 (en) * 2011-06-15 2013-03-20 Объединенный Институт Ядерных Исследований Cyclic charged particle accelerator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3524714B2 (en) * 1997-04-22 2004-05-10 三菱重工業株式会社 Superconducting acceleration cavity and method of manufacturing the same
RU2166844C1 (en) * 1999-11-04 2001-05-10 Гладков Борис Дмитриевич Charged particles acceleration method
RU2169444C1 (en) * 2000-02-08 2001-06-20 Гладков Борис Дмитриевич Process of acceleration of charged particles and device based on it
WO2009154071A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-23 独立行政法人理化学研究所 Charged particle accelerator
RU2477936C2 (en) * 2011-06-15 2013-03-20 Объединенный Институт Ядерных Исследований Cyclic charged particle accelerator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2714507C1 (en) * 2019-02-04 2020-02-18 Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) Method of forming equilibrium trajectories of particles in a cyclic accelerator with a constant radius of an orbit
RU2714505C1 (en) * 2019-03-11 2020-02-18 Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи) Induction synchrotron magnetic system with magnetic field constant in time

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9153404B2 (en) Charged particle beam scanning using deformed high gradient insulator
CN106961780B (en) A kind of particle injected system and circular accelerator
US8466429B2 (en) Particle beam injector system and method
RU2477936C2 (en) Cyclic charged particle accelerator
RU2608365C1 (en) Induction synchrotron accelerator with constant magnetic field
TWI625144B (en) Heavy particle beam therapy system
US20160379793A1 (en) Beam focusing and accelerating system
Dolbilov Induction synchrotron with a constant magnetic field
Karamysheva et al. Study of slow and fast extraction for the ultralow energy storage ring (USR)
RU2411067C1 (en) Method of isotope separation and device to this end
Holzer Introduction to longitudinal beam dynamics
RU2451435C1 (en) Method for cyclic acceleration of charged particles
US3390293A (en) High energy particle generator
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
RU2618626C2 (en) Method of synchronous accelerating charged particles in constant magnetic field
Holzer Beam Dynamics in Synchrotrons
RU2714507C1 (en) Method of forming equilibrium trajectories of particles in a cyclic accelerator with a constant radius of an orbit
Tecker Longitudinal Beam Dynamics--Recap
RU208650U1 (en) MULTI-APERTURE CLUSTER ION ACCELERATOR
RU2760276C1 (en) Method for increasing the cluster ion beam current
RU2641658C2 (en) Method for slow beam output of charged particles
Shvedunov et al. Improved mobile 70 MeV race-track microtron design
Bahng et al. Design study of low-energy beam transport for multi-charge beams at RAON
Bayar et al. Beam dynamic simulation and optimization of the CLIC positron source and the capture linac
RU2468546C1 (en) Positron acceleration method, and device for its implementation