RU2714507C1 - Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты - Google Patents
Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714507C1 RU2714507C1 RU2019103066A RU2019103066A RU2714507C1 RU 2714507 C1 RU2714507 C1 RU 2714507C1 RU 2019103066 A RU2019103066 A RU 2019103066A RU 2019103066 A RU2019103066 A RU 2019103066A RU 2714507 C1 RU2714507 C1 RU 2714507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- orbit
- fields
- constant
- radius
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H15/00—Methods or devices for acceleration of charged particles not otherwise provided for, e.g. wakefield accelerators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке циклических ускорителей с практически постоянным радиусом орбиты, например индукционных синхротронов с постоянным во времени магнитным полем. Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты заключается в том, что для формирования орбит частиц и сохранения радиуса орбиты частиц постоянным при их ускорении производят отражение частиц полями магнитных диполей и формируют жесткую фокусировку частиц. Отражения частиц производят посредством полей разнополярных диполей, а для формирования жесткой фокусировки частиц используют поля линз с плоскими магнитными полюсами. Для реализации данного способа формирования равновесных траекторий могут быть использованы стандартные магнитные диполи, теплые или сверхпроводящие, которые широко применяются в технике ускорителей частиц. Возможно также использование постоянных магнитов (например, NdFeB или CmCo). Технический результат - повышение рабочего диапазона энергий. 2 ил.
Description
Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке циклических ускорителей с практически постоянным радиусом орбиты.
Известно, что для удержания радиуса орбиты постоянным при увеличении энергии частиц требуется увеличение ведущего магнитного поля ускорителя (Д.Ж. Ливингуд «Принципы работы циклических ускорителей» // Издательство иностранной литературы, Москва 1963).
В работах Долбилова Г.В. «Способ синхротронного ускорения заряженных частиц в постоянном магнитном поле», патент РФ. №2618626, выданный на имя ОИЯИ, и «Индукционный синхротрон с постоянным магнитным полем», патент РФ №2608365, выданный на имя ОИЯИ, показано, что возможно ускорение частиц с практически постоянным радиусом орбиты и постоянных во времени магнитных полях. Для реализации такого ускорения использован метод отражения частиц полями магнитных диполей.
В качестве прототипа используем «Способ синхротронного ускорения заряженных частиц в постоянном магнитном поле», патент РФ №2618626. В таком способе ускоряемые частицы многократно отражаются от серии магнитных диполей. Поскольку угол отражения от диполей равен углу падения на диполь и не зависит от скорости (импульса, энергии) частиц, то удается сформировать замкнутую орбиту, радиус которой практически не зависит от энергии частиц.
Недостатком такого способа являются узкий диапазон ускоряемых энергий, а также более сложная наладка и запуск ускорителя
Целью предполагаемого изобретения является расширение диапазона энергии ускоряемых частиц и, кроме того, упрощение процессов наладки и запуска ускорителя.
Способ заключается в том, что для формирования орбит частиц и сохранения радиуса орбиты частиц постоянным при ускорении частиц производят отражение частиц полями магнитных диполей и формируют жесткую фокусировку частиц, при этом отражение частиц производят посредством полей разнополярных диполей, а для формирования жесткой фокусировки частиц используют поля линз с плоскими магнитными полюсами.
Отличительными признаками заявляемого способа являются следующее: отражение частиц производят посредством полей разнополярных диполей, а для формирования жесткой фокусировки частиц используют поля линз с плоскими магнитными полюсами.
Поставленная цель достигается тем, что совокупность всех существенных признаков позволяет расширить диапазон энергии ускоряемых частиц и достичь упрощения процессов наладки и запуска ускорителя.
Перечень иллюстраций.
На Фиг. 1 (Приложение) приведена схема ускорителя с магнитными диполями, формирующими равновесные траектории частиц,
где:
1 - магнитная система формирования замкнутых орбит,
2 - индукционные системы ускорения частиц,
3 - участки дрейфа частиц,
4 - система инжекции частиц,
5, 6, 7 - системы вывода частиц
На Фиг. 2 (Приложение) приведена схема поперечного сечения магнитной системы для формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты,
где:
8 - магнитные полюса основного диполя,
9 - магнитные полюса диполя с полярностью обратной основному диполю,
10 - пучок частиц, инжектированных в ускоритель на орбиту радиуса R0,
11 - пучок ускоренных частиц на орбите R=R0+ρ, (ρ<<R0),
(где, R - текущий радиус, R0 - начальный радиус, ρ - приращение радиуса)
а - зазор между полюсами основного диполя и диполя с обратной полярностью,
b - зазор между разно-полярными диполями
Способ работает следующим образом.
Пучок частиц инжектируется на орбиту, радиус которой равен R0. На этой орбите суммарное магнитное поле основного диполя и дополнительного диполя с обратной полярностью равно нулю. Поэтому частицы с очень низкой энергией свободно могут двигаться вдоль этой траектории, отражаясь поочередно от полей разно-полярных диполей. Скорость таких частиц может быть порядка и vinj~10-2 с (с - скорость света). С ростом энергии ускоряемых частиц помимо сил, создаваемых магнитными полями, возникает дополнительная центробежная сила Fc=Mv2/R (где М, v и R - масса, скорость и радиус частицы), действие которой эквивалентно магнитному полю Вс=Mv/qR (q - заряд частицы). Эта центробежная сила будет смещать равновесную орбиту (где суммарные силы, действующие на частицу, равны нулю) во все более и более сильные поля основного диполя в соответствии равенством B=P/qR (Р - импульс частицы), пока не будут выведены из ускорителя.
В процессе ускорения частиц малые колебания частиц будут устойчивы в радиальной плоскости. Для устойчивости вертикальных колебаний используется жесткая фокусировка биполярными магнитными линзами с плоскими магнитными полюсами. Такие линзы были предложены в работе Долбилова Г.В. «Способ фокусировки пучков заряженных частиц», патент Р Ф. №2633770.
Для реализации данного способа формирования равновесных траекторий могут быть использованы стандартные магнитные диполи теплые или сверхпроводящие, которые широко применяются в технике ускорителей частиц. Также возможно использование постоянных магнитов, например, NdFeB или CmCo.
Claims (1)
- Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты, который заключается в том, что для формирования орбит частиц и сохранения радиуса орбиты постоянным частицы при ускорении отражают полями магнитных диполей и формируют их жесткую фокусировку, отличающийся тем, что отражение частиц производят посредством полей разнополярных диполей, а для формирования жесткой фокусировки частиц используют поля линз с плоскими магнитными полюсами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103066A RU2714507C1 (ru) | 2019-02-04 | 2019-02-04 | Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103066A RU2714507C1 (ru) | 2019-02-04 | 2019-02-04 | Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714507C1 true RU2714507C1 (ru) | 2020-02-18 |
Family
ID=69625918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103066A RU2714507C1 (ru) | 2019-02-04 | 2019-02-04 | Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714507C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4992746A (en) * | 1988-04-26 | 1991-02-12 | Acctek Associates | Apparatus for acceleration and application of negative ions and electrons |
SU1040966A1 (ru) * | 1981-12-10 | 1996-04-10 | И.Г. Артюх | Многолучевой электронный свч прибор о-типа |
RU2474984C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов |
RU2608365C1 (ru) * | 2015-08-11 | 2017-01-18 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Индукционный синхротрон с постоянным магнитным полем |
RU2633770C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-10-18 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Способ фокусировки пучков заряженных частиц |
US20180025792A1 (en) * | 2009-02-12 | 2018-01-25 | Msnw, Llc | Method and apparatus for the generation, heating and/or compression of plasmoids and/or recovery of energy therefrom |
RU2647497C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2018-03-16 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Способ многооборотной инжекции заряженных частиц в циклический ускоритель |
-
2019
- 2019-02-04 RU RU2019103066A patent/RU2714507C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1040966A1 (ru) * | 1981-12-10 | 1996-04-10 | И.Г. Артюх | Многолучевой электронный свч прибор о-типа |
US4992746A (en) * | 1988-04-26 | 1991-02-12 | Acctek Associates | Apparatus for acceleration and application of negative ions and electrons |
US20180025792A1 (en) * | 2009-02-12 | 2018-01-25 | Msnw, Llc | Method and apparatus for the generation, heating and/or compression of plasmoids and/or recovery of energy therefrom |
RU2474984C1 (ru) * | 2011-10-24 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов |
RU2608365C1 (ru) * | 2015-08-11 | 2017-01-18 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Индукционный синхротрон с постоянным магнитным полем |
RU2633770C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2017-10-18 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Способ фокусировки пучков заряженных частиц |
RU2647497C1 (ru) * | 2016-06-15 | 2018-03-16 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Способ многооборотной инжекции заряженных частиц в циклический ускоритель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2477936C2 (ru) | Циклический ускоритель заряженных частиц | |
RU2714507C1 (ru) | Способ формирования равновесных траекторий частиц в циклическом ускорителе с постоянным радиусом орбиты | |
TWI625144B (zh) | 重粒子線治療裝置 | |
RU2608365C1 (ru) | Индукционный синхротрон с постоянным магнитным полем | |
RU2633770C1 (ru) | Способ фокусировки пучков заряженных частиц | |
RU2647497C1 (ru) | Способ многооборотной инжекции заряженных частиц в циклический ускоритель | |
Dolbilov | Induction synchrotron with a constant magnetic field | |
Bardakov et al. | Plasma-optical mass separation of isotopes in the magnetic field of linear current | |
RU2411067C1 (ru) | Способ разделения изотопов и устройство для его осуществления | |
RU2714505C1 (ru) | Магнитная система индукционного синхротрона с постоянным во времени магнитным полем | |
Dolbilov | Application of permanent magnets for particle extraction from cyclic accelerators with constant orbit radius | |
RU2451435C1 (ru) | Способ циклического ускорения заряженных частиц | |
RU186565U1 (ru) | Лазерно-плазменный инжектор ионов с динамической электромагнитной фокусировкой ионного пучка | |
RU2676757C1 (ru) | Устройство для вывода заряженных частиц из циклического ускорителя | |
RU2058676C1 (ru) | Способ охлаждения пучка заряженных частиц | |
Dolbilov | Multiturn beam injection system | |
Aleksandrov et al. | A crab-crossing scheme for laser-ion beam applications | |
Gulbekyan et al. | The project of beam transportation lines for the DC-280 cyclotron at the FLNR JINR | |
RU2641658C2 (ru) | Способ медленного вывода пучка заряженных частиц | |
Karamysheva et al. | Simulation of beam extraction from C235 cyclotron for proton therapy | |
US3435208A (en) | Arrangement for electrically charging a beam of microparticles with an ion beam | |
Dolbilov | Broadband cyclic accelerator with a constant magnetic field and radius of equilibrium orbit | |
Biryukov | Possibility to make a beam of tau-leptons and charmed particles by a channeling crystal | |
RU220281U1 (ru) | Импульсный источник ионов | |
RU2659572C1 (ru) | Способ медленного вывода пучка заряженных частиц из циклического ускорителя |