RU2676757C1 - Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя - Google Patents

Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя Download PDF

Info

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
Application number
RU2018108599A
Other languages
English (en)
Inventor
Геннадий Варламович Долбилов
Original Assignee
Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи)
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 (Оияи) filed Critical Объединенный Институт Ядерных Исследований (Оияи)
Priority to RU2018108599A priority Critical patent/RU2676757C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2676757C1 publication Critical patent/RU2676757C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J21/00Vacuum tubes
    • H01J21/02Tubes with a single discharge path
    • H01J21/18Tubes 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,
Figure 00000001
,
При движении в обратном направлении
Figure 00000002
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)

  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.
RU2018108599A 2018-03-12 2018-03-12 Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя RU2676757C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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