SU1047373A1

SU1047373A1 - Method of measuring radius of equilibrum orbit in induction circular accelerator

Info

Publication number: SU1047373A1
Application number: SU823399789A
Authority: SU
Inventors: М.С. Хвастунов
Original assignee: Объединенный Институт Ядерных Исследований
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1984-12-23

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА РАЙЯОВЕСНОЙ ОРБИТЫ В ЦИКЛИЧЕСКОМ ИНДУКЦИОННОМ УСКОРИТЕЛЕ, согласно которому измер ют зависимость напр женности ускор ющего пол Е от радиуса орбиты р, отличающийс тем, что, с целью повьпиени точности измерени , одновременно с измерением напр женности ускор ющего пол Е производ т измерени магнитной индукции В ведущего пол дл той же области изменени радиуса в момент времени , когда ускор ющее поле отсутствует , т.е. В (р, 0), ив моменты, когда ускор ющее поле отлично от нул , т.е. В (p,t ), а радиус равновесной орбиты pg определ ют из соотношени fp(ps) О, гдeQ(p)-E(p,i)+W.(p,t)-8lp ,0)l.c-t(ut/2n где GJ - углова частота источника питани ускорител , т - врем .A METHOD FOR MEASURING A RADIUS OF A RADIATION ORBIT IN A CYCLIC INDUCTION ACCELERATOR according to which the dependence of the intensity of the accelerating field E on the orbit radius p is measured, in order to measure the intensity of the accelerating field E to measure the intensity of the accelerating field E induction In the driving field for the same radius variation area at the time when the accelerating field is absent, i.e. B (p, 0), and in moments when the accelerating field is different from zero, i.e. In (p, t), and the radius of the equilibrium orbit pg is determined from the relation fp (ps) O, where eQ (p) -E (p, i) + W. (P, t) -8lp, 0) lc-t ( ut / 2n where GJ is the angular frequency of the accelerator power supply, t is the time.

Description

Изобретение относитс к области ускорительной техники и может быть использовано при создании и применении циклических индукционных ускори телей, Известен способ измерени радиуса равновесной орбиты в бетатроне, основанный на использовании бетатрон ного услови 2:1. Бри этом измер ют индукцию на орбите и среднюю индукцию внутри орбиты l1 . Недостаток способа - относительно низка точность . Наиболее близким техническим решением вл етс способ измерени радиуса равновесной орбиты в циклическом индукционном ускорителе, в котором измер ют зависимость напр женности ускор ющего пол Е от радиу са орбиты р и определ ют его минимум zj . Недостатком этого способа вл етс низка точность измерени равновесного радиуса, обусловленна тем, что напр женность вихревого ускор ющего пол бетатрона в районе равновесного радиуса имеет слабо выраженный минимум. Цель изобретени - повышение точности измерени равновесного радиуса Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе измерени радиуса равновесной орбиты в цик лическом индукционном ускорителе, согласно которому измер ют зависимость напр женности.ускор ющего пол Е от радиуса орбиты /If, одновременно с измерением напр женности ускор ющего пол Е производ т измерение маг нитной индукции В ведущего пол дл той же области изменени радиуса в момент времени,-когда ускор ющее поле отсутствует, т.е. В (Л, 0), и в момент времени, когда оно отлично от нул , т.е. B(p,i),a радиус равновесной орбиты (pg) определ ют из соотношени (f(pg) О, --.-- .,,„ где(|)/р)::Е(рЛ)(рЛ)-В(р,0)( где CJ - углова частота источника пи тани ускорител ; t - врем . Способ заключаетс в следующем. Восстанавливают зависимость от радиуса 6 полей ускор ющего Е (р,i и ведущего В (р , t ) дл р да моментон времени t в течение всего цикла ускорени . Стро т графики функций от р Fg E(p,t)-const (p,t)-B(p.(tj2)con6l дл всех моментов времени ; , в которые проводились измерени полей Е и В. Равновесному радиусу р соотдеуствует то значение р, при котором пересекаютс графики функций F и fg, относ щиес к одному и тому же моменту времени. По пересечени м кривых Fg Q определ ют значени равновесного радиуса р (t) разных моментов времени в течение цикла ускорени . Точки пересечени кривых можно отыскивать аналитически, как это описано вьше. Выражение (1) справедливо в услови х , когда ведущее поле описываетс выражением B(p,(p.o)f8(p)-(lC05Ui). Таким образом измен ютс во времени ведущее поле бетатрона с подмагничиванием и ведущее поле ионотрона. Ионотрон - циклический индукционный ускоритель, магнитна система которого подобна системе ведущего пол синхротрона, а в пр молинейных промежутках размещены.ускор ющие ферромагнитные сердечники тороидальной формы. Выражение (1) эквивалентно условию 2:1 дл бетатрона с подмагничиванием и равносильно обобщению этого услови дл циклического индукционного ускорител с произвольной магнитной периодической системой. При этом ведзпцее поле подразумеваетс заданным в соответствии с (2). I Установка дл измерени радиуса равновесной орбиты предлагаемым способом может быть вьшолнена в нескольких вариантах. Например, установка включает кольцо из изолирующего материала с закрепленными на его поверхности концентрическими кольцевыми проводниками, датчики Холла, делители и усилители сигналов, годоскопические ворота, преобразователи амплитуда-цифра и регистрирующее устройство (например, магнитофон или магнитный диск, управл емьй с помощью ЭВМ). Кольцо с проводниками за- креплено в межполюсном пространстве в медианной плоскости ускорител (вакуумна камера ускорител сн та). Кольцевые проводники повтор ютThe invention relates to the field of accelerator technology and can be used in the creation and application of cyclic induction accelerators. A method of measuring the radius of an equilibrium orbit in a betatron, based on the use of a 2: 1 betatron condition, is known. This measures the induction in orbit and the average induction inside the orbit l1. The disadvantage of this method is relatively low accuracy. The closest technical solution is a method for measuring the radius of an equilibrium orbit in a cyclic induction accelerator, in which the dependence of the intensity of the accelerating field E on the radius of the orbit p is measured and its minimum zj is determined. The disadvantage of this method is the low accuracy of measuring the equilibrium radius, due to the fact that the intensity of the vortex accelerating field of the betatron in the region of the equilibrium radius has a weakly pronounced minimum. The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring the equilibrium radius. Accelerating field E is measured by magnetic induction B of the driving field for the same area of change of radius at the moment of time, when there is no accelerating field, i.e. In (L, 0), and at the time when it is different from zero, i.e. B (p, i), and the radius of the equilibrium orbit (pg) is determined from the relation (f (pg) О, --.--. ,, where (|) / р) :: Е (рЛ) (рЛ) -B (p, 0) (where CJ is the angular frequency of the accelerator power source; t is time. The method is as follows. Restore the dependence on the radius 6 of the accelerating field E (p, i and lead B (p, t) for p yes, time instant t during the whole acceleration cycle. Plots functions from p Fg E (p, t) -const (p, t) -B (p. (tj2) con6l) for all times, during which the field measurements were taken E and B. The equilibrium radius p corresponds to the value of p at which the graphs of φ intersect. The values of the equilibrium radius p (t) of different time points during the acceleration cycle are determined analytically, as described above. Expression (1) is valid under conditions where the leading field is described by the expression B (p, (po) f8 (p) - (lC05Ui). Thus, the leading field of the betatron with bias and the leading field of the ionotron change in time. An ionotron is a cyclic induction accelerator, the magnetic system of which is similar to the system of the synchrotron leading field, and the accelerating ferromagnetic toroidal cores are located in straight line gaps. Expression (1) is equivalent to the 2: 1 condition for a betatron with magnetization and is equivalent to a generalization of this condition for a cyclic induction accelerator with an arbitrary magnetic periodic system. In this case, the leading field is implied to be given in accordance with (2). I The installation for measuring the radius of the equilibrium orbit by the proposed method can be implemented in several ways. For example, the installation includes a ring of insulating material with concentric annular conductors fixed on its surface, Hall sensors, dividers and signal amplifiers, hodoscopic gates, digit-amplitude converters, and a recording device (for example, a tape recorder or magnetic disk, controlled by a computer). The ring with conductors is fixed in the interpolar space in the median plane of the accelerator (the accelerator vacuum chamber is removed). Ring conductors repeat

форму орбит: дл бетатрона - кольцо, дл ионотрона - дуга в зазорах магнитов и отрезки пр мых линий в пр молинейных промежутках. На каждом кольцевом проводнике в межполюсном зазоре закреплен датчик Холла. Кольцевые проводники имеют зазоры (один зазор дл каждого проводника), к концам кольцевых проводников припа ны проводники дл съема напр жени . На изолирующем кольце должно быть не менее трех кольцевых проводников. Их дпина должна быть измерена с высо кой точностью (напоимер, 0,1%).the shape of the orbits: for the betatron, a ring; for an ionotron, an arc in the gaps of the magnets and straight line segments in straight gaps. On each annular conductor in the interpolar gap is fixed Hall sensor. The annular conductors have gaps (one gap for each conductor), and the conductors for soldering are soldered to the ends of the annular conductors. There must be at least three annular conductors on the insulating ring. Their accuracy should be measured with high accuracy (eg, 0.1%).

Работает установка следующим образом .The installation works as follows.

Включаетс питание ускорител . При достижении некоторого заданного уровн ускор ющего пол (или ведущего пол ) открываютс на 5 мкс годоскопические ворота, и сигналы вихревого напр жени (с кольцевых проводников ) и ведущего пол (с датчиком Холла) поступают на свои преобразователи амплитуда-цифра. По окончании птзеобразовани информаци записываетс на магнитную ленту или магнитный диск, после чего сигналом от ЭВМ снова открываютс ворота, и Т..Д. За цикл ускорени (1-10 мс) воз можно таким образом измерить пол ускор ющее и ведущее в нескольких дес тках точек по времени. ,The power to the accelerator is turned on. When a predetermined level of the accelerating field (or the leading floor) is reached, the hodoscopic gates open for 5 µs, and the signals of the eddy voltage (from the circular conductors) and the leading floor (with the Hall sensor) are fed to their amplitude-digit converters. After the termination of the PCD, information is recorded on a magnetic tape or magnetic disk, after which the gate again opens with a signal from the computer, and T ... E. During the acceleration cycle (1-10 ms), it is thus possible to measure the accelerating field and leading at several tens of points in time. ,

Изложенна выше система измерени Pg предполагает, что магнитное полеThe Pg measurement system described above assumes that the magnetic field is

в зазорах всех магнитов ионотрона измен етс синхронно (отсутствует фазовый сдвиг между магнитами), и амплитуды индукции в зазорах всех магнитов одинаковы. Кроме того,in the gaps of all the magnets of the ionotron varies synchronously (there is no phase shift between the magnets), and the amplitudes of induction in the gaps of all the magnets are the same. Besides,

отсутствует фазовьй сдвиг между ускор ющим и ведущим пол ми. Така предварительна настройка ускорител может быть выполнена с помощью описанной выше установки.there is no phase shift between the accelerating and driving fields. Such pre-tuning of the accelerator can be performed using the installation described above.

. Если измеренное значение р отличаетс от расчетного, необходима регулировка равновесного радиуса. В ионотроне эта регулировка осуществл етс просто: измен ют амплитуду. If the measured value p differs from the calculated one, adjustment of the equilibrium radius is necessary. In the ionotron, this adjustment is simple: change the amplitude

напр жени на ускор ющих сердечниках , при этом мен ть амплитуду ведущего пол нет необходимости. voltage on the accelerating cores, while changing the amplitude of the leading field is not necessary.

Claims

METHOD FOR MEASURING THE EQUILIBRIUM ORBIT RADIUS IN A CYCLIC INDUCTION ACCELERATOR, according to which the dependence of the intensity of the accelerating field E on the radius of the orbit p is measured, characterized in that, in order to increase the accuracy of the measurement, along with measuring the intensity of the accelerating field E, the magnetic induction B of the leading field is measured. for the same region of the radius at the time when the accelerating field is absent, i.e. In (p, 0), and in moments when the accelerating field is nonzero, i.e. B (p, 1), and the radius of the equilibrium orbit ρθ is determined from the relation q> (ps) = 0, where Ср (р) = - Е (рЛ) + и'.р [0 (рЛ} -B (p, O ) lc-t ^ _s where 6J is the angular frequency of the accelerator power source S, and t is the time.

SU,.,. 1047373