SU1012779A2 - Способ ускорени пучка зар женных частиц - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА ., . ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт. св. СССР № 876046, отличающийс  тем, что, с целью расширени  за счет увеличени  диапазонов рабочих режимов функциональных возможностей способа, в течение каждого периодически повтЬр ющегос  цикла произвЬд т одно дополнительное выключение и одно дополнительное включение СВЧ-пол  на спадающем участке ведущего магнитно о пол , при этом промежуток времени между дополнительным выключением и включением СВЧ-по л  больше времени затухани  бетЛтронных колебаний пучка зар женных частиц. g иг.1

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике и может быть использовано дл  получени  сильноточных рел тивистских пучков или интенсивных электронных колец дл  коллективного ускорени  ионов.

По основному авт. св. № 876046 известен способ ускорени  пучка зар женных частицS, основанный на возбуждении переменного во времени ведущего магнитного пол , включении СВЧ-пол  при минимальном значении ведущего магнитного пол  с одновре- менной инжекцией порции зар женных частиц в центральную область ведущего магнитного пол зи последующим ускорением порции частиц в циклотронном режиме до выведени  их на рел тивистскую орбиту на восход щем участке ведущего магнитного пол , которое формируют периодическим во времени с отличной от нул  посто нной составл ющей 5 и после выведени  порции частиц на рел тивист скую орбиту выключают СВЧ-поле на спадающем участке ведущего магнитного пол , вывод т пучок на промежуточную рел тивистскую орбиту с радиусом, большим радиуса первоначальной рел тивистской орбиты, при достижении ведущим магнитным полем минимального значени  вновь включают СВЧ-поле, одновременно инжектируют в центральную область ведущего магнитного пол  новую порцию зар женных частиц, ускор ют эту порцию частиц до рел тивистской энергии на восход щем участке ведущего , магнитного пол  с одновременным захватом в ускорение придьщущей порции частиц с промежуточной орбиты,   после вьгаедени  суммарной порции частиц на первоначальную рел тивистскую орбиту на восход щем участке ведущего магнитного пол  периодически повтор ют всю последовательность вьшеуказанных операций« Однако функциональные возможности этого способа недостаточно широки , так как накоп-пение частиц необходимо вести при весьма высоких значени х амплитуды импульса ведущего магнитного пол  и при малом, ,менее полупериода, времени, отводимом дл  обеспечени  затухани  бетатронных колебаний пучка от радиационного трени , которое необходимо дл  полного захвата пучка с промежуточной орбиты.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей способа за счет увеличени  диапазонов рабочих режимов. 5 . Поставленна  цель достигаетс  тем, что по предложенному способу в течение каждого периодически повтор ющегос  цикла производ т одно дополнительное выключение и одно

o дополнительное включение СВЧ-пол  на спадающем участке ведущего магнитного пол , при этом промежуток времени между дополнительным выключением и включением СВЧ-пол  выбирают большим времени затухани  бетатронных колебаний пучка зар женных частиц.

На фиг. 1 показана схема расположени  орбит электронных пучков в

0 процессе накоплени / на фиг. 2 эпюры изменени  суммарного магнитного ведущего пол  В по- времени, СВЧ-пол  и импульсов тока зар женных частиц J .

5 На фигурах прин ты следующие обозначени : граница 1 областей ведущего 5 и ускор ющего В полей, траектори  2 пучка до выхода на рел тивистскую орбиту, рел тивистсQ ка  орбита 3, промежуточна  рел тивистска  орбита 4 и источник 5 зар ж нных частиц.

Вектор пол  В перпендикул рен плоскости чертежа на фиг. 1, а вектор пол  Е параллелен этой плоскости .

Способ осуществл ют следующим , образом.

Ведущее магнитное -поле В формируют в соленоиде путем одновременного возбуждени  посто нного и переменного затухающего магнитных полей. Затухание импульсного магнитного пол  есть следствие активных потерь энергии при возбуждении пол  генератором тока, действующим на принципе разр да конденсаторной батареи на индуктивность электромагнита ведущего пол  ускорител . При минимальном значении .суммарного ведущего пол  8 в момент времени i возбуждают СВЧ-поле, например, волны типа Нц с помощью СБЧ-генератора. Одновременно с включением СВЧ-пол  5 инжектируют из источника 5 зар женных частиц порцию зар женных частиц с током Л в центральную область веgjnnero магнитного пол . Ускор ют -эту порцию в циклотронном режиме на восход щем участке первого полупери да ведущего пол  по траектории 2 д рел тивистской энергии, которой соответствует рел тивистска  орбита 3. Пучок срхран етс  на этой орбите до окончани  процесса затухани  импульсного магнитного пол  и далее при поле, соответствующем величине 6 . После затухани  импульсного ведущего магнитного пол  в момент ij включают СВЧ-поле. При времени vj этом может быть оставлено высокочастотное напр жение небольшой ампл туды . необходимое только дл  компенса ции потерь энергии Пучка от синхротронного излучени . Спуст  врем , меньшее, чем врем  жизни при данном вакууме первой порций частиц, вьшеденной на рел тивистскую орбиту с энергией, соответствую щей посто нному ведущему магнитному полю, ускор ет следующую порцию частиц, незахваченную при первоц включении СВЧ-пол . Этот процесс начинаетс  с включени  СВЧ-пол  в момент времени t . Далее в момент времени i4 СВЧ-поле отключают и вьгоод т пучок путем дальнейшего уменьшени  суммарного ведущего пол  от величины В до & на промежуточную орбиту 4, радиус которой больше радиуса орбиты 3. При значении индукции магнитного пол  6 в момент времени -tj- вновь включают СВЧ-поле и одновременно включают источник зар женных частиц, т.е. инжектируют .в центральную область новую порцию зар женных частиц. Ускор ют эту пор цию до рел тивистских энергий на восход щем участке первого полупериода суммарного ведущего магнитно.го пол , при этом одновременно захватьшают в ускорение предыдущую порцию частиц с промежуточной орбиты 4. В этом процессе новый ускор емый пучок движетс  от центра к орбите 3 по разворачивающейс  спирали 2 , а предыдущий накопленный пучок; движетс  к орбите 3 по сворачивающей с  спирали по направлению от орбиты 4. Когда новьй и уже накопленный пусок попадают на орбиту 3, они далее двигаютс  вместе, так как накх)Пленный пучок захватываетс  в- режим ускорени  высокой частотой. После выведени  суммарной порции частиц на орбиту 3 пучок сохран етс  на ней в течение всего времени затухани  импульсного ведущего пол . После затухани  импульсного ведущего пол  оп ть отключают СВЧ-поле в момент времени ig . Спуст  врем , меньшее времени жизни накопленного пучка, вновь включают СВЧ-поле в момент времени ij и вы слючают его в момент времени tg , повтор   весь цикл операций по переводу суммарной порции частиц на промежуточную орбиту 4 на спадающем участке магнитного пол  с последующим привлечени- : ем третьей и Т.Д. порщт частиц; Таким образом, циклы могут повто- р тьс  в количестве, определ емом ограничением на интенсивность накот ленного пучка.. При этом весь процесс осуществл  етс  при работе возбу здающего ведущее магнитное поле генерат фа тока в режиме периодически затухающих ; циклов, что расшир ет функциональные возможности способа.

иг.2

Claims (1)

1. СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА . .

   ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт. св. СССР № 876046, отличающийся тем, что, с целью расширения за счет увеличения диапазонов рабочих режимов функциональных возможностей способа, в течение каждого периодически повтбряющегося цикла произвбдят одно дополнительное выключение и одно дополнительное включение СВЧ-поля на спадающем участке ведущего магнитного поля, при этом промежуток времени между дополнительным выключением и включением СВЧ-поля больше времени затухания бетатронных колебаний пучка заряженных частиц.

   Фиг.1