RU2676757C1 - Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя - Google Patents
Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676757C1 RU2676757C1 RU2018108599A RU2018108599A RU2676757C1 RU 2676757 C1 RU2676757 C1 RU 2676757C1 RU 2018108599 A RU2018108599 A RU 2018108599A RU 2018108599 A RU2018108599 A RU 2018108599A RU 2676757 C1 RU2676757 C1 RU 2676757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dipole
- particles
- output
- particle
- accelerator
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 title claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J21/00—Vacuum tubes
- H01J21/02—Tubes with a single discharge path
- H01J21/18—Tubes with a single discharge path having magnetic control means; having both magnetic and electrostatic control means
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для вывода частиц из циклических ускорителей. Устройство состоит из трех магнитных диполей, два из которых, входной и выходной, расположены под углом друг к другу, а третий диполь расположен параллельно входному диполю и имеет обратную полярность магнитного поля. Входной диполь и выходной диполи отклоняют частицы на угол θ=2(α+β), который не зависит от энергии ускоряемых частиц, что позволяет возвращать частицы на стационарную орбиту во всем диапазоне ускоряемых частиц (α и β - углы падения и отражения частиц во входном и выходном диполях). Такой режим работы устройства вывода имеет место, когда энергия частицы не превышает порогового значения. При достижении ускоряемой частицы порогового значения частица попадает в диполь с обратной полярностью и выводится из ускорителя. Технический результат – повышение эффективности вывода частиц из ускорителя. 2 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для вывода частиц из циклических ускорителей.
Уровень техники
Известны устройства вывода частиц из циклических ускорителей, которые включают в себя регенераторы, постоянное магнитное поле которых быстро возрастает по радиусу. Суммарное магнитное поле в области регенераторов превышает рабочее поле. В результате многократного прохождения области регенератора расстояние между орбитами иона значительно превысит то, которое обусловлено увеличением энергии. Окончательное разделение орбит оказывается достаточно большим, чтобы частица могла обойти торец внутренней пластины магнитного канала и выйти из машины. (Livingood J. Principle of Cyclic Particle Accelerators, p.p. 196-198. // Argonne National Laboratory. 1961). В качестве прототипа выбираем систему вывода протонов из синхроциклотрона, который описан работе Livingood J. Principle of Cyclic Particle Accelerators, p.p. 196-198 // Argonne National Laboratory. 1961. Устройство содержит регенератор, у которого постоянное магнитное поле резко возрастает по радиусу и пластины магнитного канала для извлечения частиц из ускорителя. Недостатком данного устройства является низкая эффективность вывода частиц, которая составляет несколько процентов.
Раскрытие изобретения
Изобретение решает задачу увеличения эффективности вывода заряженных частиц. Поставленная цель достигается тем, что устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя, содержит выводное устройство с постоянным во времени магнитным полем, которое состоит из трех магнитных диполей, два из которых, входной и выходной, расположены под углом друг к другу, а третий диполь расположен параллельно входному диполю и имеет обратную полярность магнитного поля. Отличительными признаками изобретения является следующее:
- выводное устройство состоит из трех магнитных диполей,
- входной и выходной диполи расположены под углом друг к другу,
- третий диполь расположен параллельно входному диполю и имеет обратную полярность магнитного поля.
Совокупность вышеуказанных признаков позволяет существенно увеличить эффективность вывода частиц из ускорителя.
Перечень иллюстраций:
Фиг. 1 (приложение). Входной диполь выводного устройства.
Фиг. 2 (приложение). Схема выводного устройства.
Описание чертежей
На Фиг. 1 (в приложении) показаны траектории частиц с различными энергиями.
1, 2 и 3 - траектории частиц с энергией меньшей критического значения.
4-траектория частицы с энергией выше критического значения.
α - углы входа в диполь и выхода из диполя.
ym и xm - координата максимальной глубины проникновения данной частицы в диполь.
На фиг. 2 (в приложении) показана схема расположения диполей выводного устройства.
1 - входной диполь,
2 - диполь с обратной полярностью магнитного поля,
3 - выходной диполь,
4 - траектория отраженной частицы,
5 - траектория выведенной частицы
Осуществление изобретения
Устройство для вывода заряженных частиц использует такие же диполи, какие используются в данном ускорителе для формирования стационарной орбиты ускорителя. Устройство работает следующим образом
Движущаяся по стационарной орбите частица с импульсом Р влетает в первый, входной, диполь 1 под углом α к продольной оси диполя, при этом Рх(0)=Pcosα, а Ру(0)=Psinα (Фиг. 1 в приложении).
Полярность магнитной индукции и заряд частицы таковы, что Ру - составляющая импульса частицы уменьшается и в координате ym,xm составляющие импульса становятся равными Py=0, а Px=Р. Далее знак у составляющей импульса Py, меняется и частица выходит из диполя. Движение частицы в диполе от у=0 до y=ym описывается уравнением,
При движении в обратном направлении
Отсюда следует, что на входе в диполь и выходе из диполя импульс Px не меняется, а импульс Py меняет свой знак. Имеет место отражения частицы, при этом угол отражения частицы всегда равен углу падения. При этом, как и механике, равенство углов не зависит от энергии частицы (импульса Р и скорости v).
Режим отражения частиц в диполе реализуется, только тогда, когда импульс частицы не превышает величины Р<qBh/(1-cosα), где h - поперечный размер диполя.
Диполь 3 системы вывода (Фиг. 2 в приложении) необходим для возвращения, отраженных первым диполем частиц, на стационарную орбиту. Если углы падения и отражения второго диполя равны β, то суммарный угол отклонение частицы в системе вывода будет равен θ=2(α+β). Величина угла θ выбирается из условия задачи. Угол θ, как и углы α и β, не зависит от энергии частицы.
Диполь 2 имеет обратную полярность магнитного поля, поэтому суммарное поле на пунктирной линии равно нулю. Движение частицы вдоль этой линии неустойчиво. Поэтому, когда импульс (энергия) частицы достигнет пороговой величины Pthr=qBh/(1-cosα), Частица либо отклоняется полем третьего диполя и выводится из ускорителя, либо отражается полями второго и третьего диполей и возвращается на стационарную орбиту.
Таким образом, система вывода возвращает частицы на стационарную орбиту ускорителя все частицы, импульс которых порогового значения Р<Pthr, и выводит из ускорителя частицы с импульсом Р=Pthr.
Пример конкретного применения.
Так как выводное устройство может быть использовано в различных ускорителях, как в электронных ускорителях с энергией несколько МэВ, так и в ускорителях протонов и ионов на сверхвысокие энергии, то конкретные параметры диполей определяются параметрами ускорителя. Так, например, габариты, величина и полярность индукции диполей зависят заряда и энергии частиц, углы инжекции частиц в диполи связаны с длиной периметра ускорителя и т.д.
Высокая эффективность вывода обуславливается тем, что движение частиц вдоль линии с В=0 не устойчиво. Они либо захватываются полем диполя 1, и, в конечном счете, возвращаются на стационарную орбиту, либо захватываются полем диполя с обратной полярности и выводятся из ускорителя. Потери частиц возможны только в других системах ускорителя.
Claims (1)
- Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя, включающее выводное устройство с постоянным во времени магнитным полем, отличающееся тем, что выводное устройство содержит три магнитных диполя, два из которых, входной и выходной, расположены под углом друг к другу, а третий диполь расположен параллельно входному диполю и имеет обратную полярность магнитного поля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108599A RU2676757C1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018108599A RU2676757C1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2676757C1 true RU2676757C1 (ru) | 2019-01-11 |
Family
ID=65024989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018108599A RU2676757C1 (ru) | 2018-03-12 | 2018-03-12 | Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2676757C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1207386A1 (ru) * | 1984-02-10 | 1988-06-15 | Предприятие П/Я А-7904 | Способ вывода зар женных частиц из сильнофокусирующей кольцевой магнитной системы |
US6683318B1 (en) * | 1998-09-11 | 2004-01-27 | Gesellschaft Fuer Schwerionenforschung Mbh | Ion beam therapy system and a method for operating the system |
RU2462009C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-09-20 | Мурадин Абубекирович Кумахов | Способ изменения направления движения пучка ускоренных заряженных частиц, устройство для осуществления этого способа, источник электромагнитного излучения, линейный и циклический ускорители заряженных частиц, коллайдер и средство для получения магнитного поля, создаваемого током ускоренных заряженных частиц |
US9818573B2 (en) * | 2007-09-26 | 2017-11-14 | Ion Beam Applications S.A. | Particle beam transport apparatus |
-
2018
- 2018-03-12 RU RU2018108599A patent/RU2676757C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1207386A1 (ru) * | 1984-02-10 | 1988-06-15 | Предприятие П/Я А-7904 | Способ вывода зар женных частиц из сильнофокусирующей кольцевой магнитной системы |
US6683318B1 (en) * | 1998-09-11 | 2004-01-27 | Gesellschaft Fuer Schwerionenforschung Mbh | Ion beam therapy system and a method for operating the system |
US9818573B2 (en) * | 2007-09-26 | 2017-11-14 | Ion Beam Applications S.A. | Particle beam transport apparatus |
RU2462009C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-09-20 | Мурадин Абубекирович Кумахов | Способ изменения направления движения пучка ускоренных заряженных частиц, устройство для осуществления этого способа, источник электромагнитного излучения, линейный и циклический ускорители заряженных частиц, коллайдер и средство для получения магнитного поля, создаваемого током ускоренных заряженных частиц |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fowler et al. | A theory on obtaining short bursts of ions from a beam of ions | |
Bethlem et al. | Alternate gradient focusing and deceleration of a molecular beam | |
AU2011222769B2 (en) | Mass spectrometry apparatus and methods | |
Lindberg | Plasma flow in a curved magnetic field | |
Winske et al. | The structure and evolution of slow mode shocks | |
CN102446693A (zh) | 一种带电粒子的加速方法及其应用 | |
RU2676757C1 (ru) | Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя | |
US8309915B2 (en) | Mass spectrometer using an accelerating traveling wave | |
RU2477936C2 (ru) | Циклический ускоритель заряженных частиц | |
RU2647497C1 (ru) | Способ многооборотной инжекции заряженных частиц в циклический ускоритель | |
RU2633770C1 (ru) | Способ фокусировки пучков заряженных частиц | |
US3519942A (en) | Apparatus for providing short bunches of charged molecular,atomic,or nuclear particles | |
Wei et al. | A compact velocity filter for evaporation residue measurements | |
Dolbilov | Induction synchrotron with a constant magnetic field | |
RU2641658C2 (ru) | Способ медленного вывода пучка заряженных частиц | |
RU2714507C1 (ru) | Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты | |
RU2659572C1 (ru) | Способ медленного вывода пучка заряженных частиц из циклического ускорителя | |
Numadate et al. | Development of a Kingdon ion trap system for trapping externally injected highly charged ions | |
EMU01-Collaboration et al. | A systematic study of the energy independent behaviour of the fragmentation regions in 16 O-Em interactions from 3.7 to 200 A GeV | |
Carter et al. | An ion beam tracking system based on a parallel plate avalanche counter | |
Frost et al. | Magnetic bending of laser guided electron beams | |
Frank | Neutron focusing in time and magnification of the time lens | |
Blosser | Optimization of the cyclotron central region for the nuclear physics user | |
Torii et al. | Atomic Collision Experiments with Ultra‐Low‐Energy Antiprotons | |
DE102007043799B4 (de) | Verfahren zum koinzidenten Nachweisen geladener Teilchen entgegengesetzen Vorzeichens aus Oberflächen |