SU300137A1 - Superconducting Electromagnet Syncrotron - Google Patents
Superconducting Electromagnet SyncrotronInfo
- Publication number
- SU300137A1 SU300137A1 SU1305117A SU1305117A SU300137A1 SU 300137 A1 SU300137 A1 SU 300137A1 SU 1305117 A SU1305117 A SU 1305117A SU 1305117 A SU1305117 A SU 1305117A SU 300137 A1 SU300137 A1 SU 300137A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- field
- magnets
- plane
- quadrupole
- focusing
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Description
Как известно, в кольцевых ускорител х за р женных частиц типа синхротрона (протонного или электронного) дл поворота и фокусировки ускор емых частиц примен ют электромагниты, которые создают в области, зан той пучком ускор емых частиц, сильно неоднородное магнитное поле, имеющее плоскость (анти) симметрии, совпадающую с плоскостью орбит, - медианную плоскость. Магнитные пол с медианной плоскостью примен ютс в ускорител х с существенно спиральными орбитами (циклотрон, фазотрон, микротрон), в синхротронах со слабой фокусировкой и в синхротронах и накопительных кольцах с сильной фокусировкой.As is well known, in ring accelerators of particles such as a synchrotron (proton or electron), electromagnets are used to rotate and focus accelerated particles, which create in the area occupied by the beam of accelerated particles a highly inhomogeneous magnetic field having a plane (anti ) symmetry, which coincides with the orbit plane, is the median plane. Median-plane magnetic fields are used in accelerators with substantially spiral orbits (cyclotron, phasotron, microtron), in low-focusing synchrotrons, and in synchrotrons and storage rings with high focusing.
В синхротронах и накопительных кольцах с сильной фокусировкой симметри магнитного пол относительно медианной плоскости приводит , помимо известных удобств, к больщому недоиспользованию величины пол . In synchrotrons and storage rings with a strong focusing, the symmetry of the magnetic field relative to the median plane leads, in addition to the well-known conveniences, to a large under-utilization of the magnitude of the field.
Из-за большой величины градиента магнитна индукци в области, зан той орбитами , получаетс значительно меньще, чем в нерабочей области - между кра ми полюсов. Due to the large magnitude of the gradient, magnetic induction in the region occupied by the orbits is obtained significantly less than in the non-operating region, between the edges of the poles.
Одним из способов преодолени этого недостатка вл етс разделение функций поворота и фокусировки частиц между заворачивающими магнитами и квадрупольными линзами . Недостатком этого способа вл етс удвоепие числа магнитов и усложнение их системы электропитани .One way to overcome this drawback is to separate the functions of the rotation and focusing of particles between the wrapping magnets and the quadrupole lenses. The disadvantage of this method is doubling the number of magnets and the complexity of their power supply system.
Предлагаемый сверхпровод щий электромагнит синхротрона позвол ет уменьшить неоднородность пол .The proposed superconducting electromagnet of the synchrotron makes it possible to reduce field inhomogeneity.
Сущность предложени состоит в отказе от использовапи магнитных полей, антисимметричных относительно плоскости центральной орбиты (фиг. 1), и переходе к использованию полей, симметричных относительно плоскости, котора перпендикул рна к плоскости орбит. Принцип построени соответствующего безжелезного (в частности, сверхпровод щего) магнита показан на фиг. 2. Этот магнит создает вертикальное заворачивающее поле и квадрупольное фокусирующее поле, повернутое на 45° по сравнению с обычным квадрупольным полем, примен емым дл фокусировки в синхротронах с переменным градиентом.The essence of the proposal consists in the rejection of the use of magnetic fields antisymmetric with respect to the plane of the central orbit (Fig. 1), and the transition to the use of fields symmetric with respect to the plane that is perpendicular to the plane of the orbits. The principle of construction of the corresponding non-iron (in particular, superconducting) magnet is shown in FIG. 2. This magnet creates a vertical wrapping field and a quadrupole focusing field rotated by 45 ° compared to a conventional quadrupole field used for focusing in variable gradient synchrotrons.
Позиции /, 2, 3 - распределение ампервитков соответствующих гармоник.Positions I, 2, 3 are the distribution of amperages of the corresponding harmonics.
Дл создани пол обычного типа примен етс система (фиг. 2, а), котора характерна сложением максимумов гармоник ампервитков , создающих дипольную и квадрупольную компоненты пол .To create a field of the usual type, a system is used (Fig. 2, a), which is characterized by the addition of the maxima of the amperbit harmonics, which create the dipole and quadrupole field components.
можно получить, примен одну или несколько обмоток, создающих дипольную и квадрупольную компоненты пол , ориентированных так, что плоскость симметрии результирующего пол оказываетс перпендикул рной к плоскости обращени частиц. Например, в случае применени дипольной и квадрупольной обмоток следует располагать места с нулевой плотностью витков квадрупольной обмотки в максимумах или нул х плотности витков дипольной обмотки.can be obtained by applying one or several windings that create dipole and quadrupole components of the field, oriented so that the plane of symmetry of the resulting field is perpendicular to the plane of rotation of the particles. For example, in the case of the use of dipole and quadrupole windings, places with zero density of turns of quadrupole winding should be located in maxima or zero density of turns of dipole winding.
Знак градиента квадрупольной компоненты предлагаемых магнитов чередуетс вдоль орбиты так же, как это имеет место при обычной системе (см. фиг. 1) попеременной фокусировки по радиусу и вертикали.The sign of the gradient of the quadrupole component of the proposed magnets alternates along the orbit in the same way as in the conventional system (see Fig. 1) of alternate focusing along the radius and vertical.
В данной системе попеременна фокусировка получаетс по «диагонали, т. е. под углом + 45° по отношению к ос м х, z, если магниты предлагаемого типа имеют такую же длину, как обычные магниты.In this system, alternating focusing is obtained along a diagonal, i.e., at an angle of + 45 ° with respect to the axes x, z, if the magnets of the proposed type are the same length as ordinary magnets.
Магнитные пол соответствующего типа могут быть получены как с помощью железных магнитов, так и с по.мощью безжелезных, например сверхпровод щих магнитов (см. фиг. 2).Magnetic fields of the corresponding type can be obtained both with the help of iron magnets and ironless, for example, superconducting magnets (see Fig. 2).
Преимущество магнитов предлагаемого типа по сравнению с обычными состоит в том, что при одной и той же величине отношени градиента к полю в центре величина пол на кра х рабочей области в новых магнитах меньше, чем в обычных: в обычных магнитах квадрупольна компонента пол параллельна заворачивающему полю, а в новых магнитах эти компоненты различа.ютс по направлению на 45°. Это приводит к уменьшению индукции на кра х полюсов железных магнитов или к уменьшению индукции в обмотке безжелезных магнитов.The advantage of magnets of the proposed type compared to conventional ones is that with the same gradient-to-field ratio at the center, the field at the edges of the working area in the new magnets is smaller than in conventional ones: in conventional magnets the quadrupole component is parallel to the wrapping field and in new magnets these components are different in direction by 45 °. This leads to a decrease in induction at the edges of the poles of iron magnets or to a decrease in induction in the winding of iron-free magnets.
Указанное свойство таких магнитов позвол ет повысить максимальную энергию частиц при заданном радиусе ускорител (и соответствующем увеличении числа ампер-витков магнита) или понизить мощность электропитани магнита при заданном радиусе ускорител и заданной максимальной энергии частиц , или повысить адмитанс системы, повысив отношение градиента к полю.The specified property of such magnets allows increasing the maximum energy of particles at a given accelerator radius (and a corresponding increase in the number of ampere turns of the magnet) or reducing the power of the magnet at a given accelerator radius and a given maximum particle energy, or increasing the system’s admittance by increasing the gradient to field ratio.
Данна система создает сильную фок сировку , котора в приближении сглаженного движени не отличаетс от обычной; она обладает , следовательно, и другими необходимыми свойствами:This system creates a strong focus, which in the approximation of a smoothed motion does not differ from the usual; it has, therefore, other necessary properties:
донускает образование коротких и длинных (согласованных) промежутков;donuts the formation of short and long (consistent) intervals;
имеет допуски на ошибки пол и градиента, а также на нелинейности, равные обычным по пор дку величины;has tolerances for field and gradient errors, as well as non-linearities, equal to the usual order of magnitude;
имеет большой коэффициент уплотнени орбит;has a high orbital compaction rate;
допускает измерение положени равновесной орбиты и числа бетатронных колебаний, а также выполнение коррекции пол , градиента и нелинейности обычными способами с учетом специфики структуры (поворота на 45°); возможны ввод и вывод пучка ускоренных частиц .allows the measurement of the position of the equilibrium orbit and the number of betatron oscillations, as well as the performance of the correction of the field, gradient and nonlinearity by conventional methods taking into account the specificity of the structure (rotation by 45 °); possible input and output of a beam of accelerated particles.
Предмет изобретени Subject invention
Сверхпровод щий электромагнит синхротрона с фокусировкой переменным градиентом магнитного пол с совмещенными функци ми поворота и фокусировки частиц, содержащий одну или несколько обмоток, создающих дипольную и квадрупольную компоненты пол , отличающийс тем, что, с цельюA superconducting electromagnet of a synchrotron with a focusing variable gradient of a magnetic field with combined functions of rotation and focusing of particles, containing one or more windings creating a dipole and quadrupole field components, characterized in that
уменьшени неоднородности нол , ампер-витки обмоток распределены так, что плоскость симметрии создаваемого пол перпендикул рна плоскости обращени частиц, например так, что места с нулевой плотностью витковreducing the inhomogeneity of the zero, ampere-turns of the windings are distributed so that the plane of symmetry of the created field is perpendicular to the plane of the particle's inversion, for example, so that places with zero density of turns
квадрупольной обмотки расположены в максимумах или нул х плотности витков ДИПОЛЬНОЙ обмотки.quadrupole windings are located in maxima or zero density turns of the dipole winding.
//
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU300137A1 true SU300137A1 (en) |
Family
ID=
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9661736B2 (en) | 2014-02-20 | 2017-05-23 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system for a particle therapy system |
US9681531B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-06-13 | Mevion Medical Systems, Inc. | Control system for a particle accelerator |
US9925395B2 (en) | 2005-11-18 | 2018-03-27 | Mevion Medical Systems, Inc. | Inner gantry |
US9950194B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-04-24 | Mevion Medical Systems, Inc. | Patient positioning system |
US9962560B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-05-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader |
US10155124B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-12-18 | Mevion Medical Systems, Inc. | Controlling particle therapy |
US10254739B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-04-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Coil positioning system |
US10258810B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-04-16 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle beam scanning |
US10368429B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-07-30 | Mevion Medical Systems, Inc. | Magnetic field regenerator |
US10646728B2 (en) | 2015-11-10 | 2020-05-12 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
US10653892B2 (en) | 2017-06-30 | 2020-05-19 | Mevion Medical Systems, Inc. | Configurable collimator controlled using linear motors |
USRE48047E1 (en) | 2004-07-21 | 2020-06-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Programmable radio frequency waveform generator for a synchrocyclotron |
US10675487B2 (en) | 2013-12-20 | 2020-06-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Energy degrader enabling high-speed energy switching |
USRE48317E1 (en) | 2007-11-30 | 2020-11-17 | Mevion Medical Systems, Inc. | Interrupted particle source |
US10925147B2 (en) | 2016-07-08 | 2021-02-16 | Mevion Medical Systems, Inc. | Treatment planning |
US11103730B2 (en) | 2017-02-23 | 2021-08-31 | Mevion Medical Systems, Inc. | Automated treatment in particle therapy |
US11311746B2 (en) | 2019-03-08 | 2022-04-26 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader for a particle therapy system |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
USRE48047E1 (en) | 2004-07-21 | 2020-06-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Programmable radio frequency waveform generator for a synchrocyclotron |
US10279199B2 (en) | 2005-11-18 | 2019-05-07 | Mevion Medical Systems, Inc. | Inner gantry |
US9925395B2 (en) | 2005-11-18 | 2018-03-27 | Mevion Medical Systems, Inc. | Inner gantry |
US10722735B2 (en) | 2005-11-18 | 2020-07-28 | Mevion Medical Systems, Inc. | Inner gantry |
USRE48317E1 (en) | 2007-11-30 | 2020-11-17 | Mevion Medical Systems, Inc. | Interrupted particle source |
US10254739B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-04-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Coil positioning system |
US10155124B2 (en) | 2012-09-28 | 2018-12-18 | Mevion Medical Systems, Inc. | Controlling particle therapy |
US10368429B2 (en) | 2012-09-28 | 2019-07-30 | Mevion Medical Systems, Inc. | Magnetic field regenerator |
US9681531B2 (en) | 2012-09-28 | 2017-06-13 | Mevion Medical Systems, Inc. | Control system for a particle accelerator |
US10258810B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-04-16 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle beam scanning |
US10456591B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-10-29 | Mevion Medical Systems, Inc. | Particle beam scanning |
US9962560B2 (en) | 2013-12-20 | 2018-05-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader |
US10675487B2 (en) | 2013-12-20 | 2020-06-09 | Mevion Medical Systems, Inc. | Energy degrader enabling high-speed energy switching |
US9661736B2 (en) | 2014-02-20 | 2017-05-23 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system for a particle therapy system |
US10434331B2 (en) | 2014-02-20 | 2019-10-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system |
US11717700B2 (en) | 2014-02-20 | 2023-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Scanning system |
US9950194B2 (en) | 2014-09-09 | 2018-04-24 | Mevion Medical Systems, Inc. | Patient positioning system |
US10786689B2 (en) | 2015-11-10 | 2020-09-29 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
US11213697B2 (en) | 2015-11-10 | 2022-01-04 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
US10646728B2 (en) | 2015-11-10 | 2020-05-12 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
US11786754B2 (en) | 2015-11-10 | 2023-10-17 | Mevion Medical Systems, Inc. | Adaptive aperture |
US10925147B2 (en) | 2016-07-08 | 2021-02-16 | Mevion Medical Systems, Inc. | Treatment planning |
US11103730B2 (en) | 2017-02-23 | 2021-08-31 | Mevion Medical Systems, Inc. | Automated treatment in particle therapy |
US10653892B2 (en) | 2017-06-30 | 2020-05-19 | Mevion Medical Systems, Inc. | Configurable collimator controlled using linear motors |
US11311746B2 (en) | 2019-03-08 | 2022-04-26 | Mevion Medical Systems, Inc. | Collimator and energy degrader for a particle therapy system |
US11717703B2 (en) | 2019-03-08 | 2023-08-08 | Mevion Medical Systems, Inc. | Delivery of radiation by column and generating a treatment plan therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Halbach | Application of permanent magnets in accelerators and electron storage rings | |
US4710722A (en) | Apparatus generating a magnetic field for a particle accelerator | |
Witte et al. | The advantages and challenges of helical coils for small accelerators—A case study | |
Levichev et al. | Electron–positron beam collision studies at the Budker Institute of Nuclear Physics | |
Walker et al. | Studies of insertion devices for producing circularly polarized radiation with variable helicity in ELETTRA | |
Halbach | Conceptual design of a permanent quadrupole magnet with adjustable strength | |
SU300137A1 (en) | Superconducting Electromagnet Syncrotron | |
Pflueger | Undulator technology | |
Hofmann | I. Synchrotron radiation from the large electron-positron storage ring LEP | |
Halbach | Concepts for insertion devices that will produce high-quality synchrotron radiation | |
Anashin et al. | Compact storage rings Siberia‐AS and Siberia‐SM synchrotron radiation sources for lithography | |
Poole et al. | Some limitations on the design of plane periodic electromagnets for undulators and free electron lasers | |
Gluskin et al. | The elliptical multipole wiggler project | |
US11357095B2 (en) | Fast-switch undulator and method for polarizing electron beam | |
Bassalat et al. | High Field Hybrid Permanent Magnet Wiggler Optimized for Tunable Synchrotron Radiation Spectrum | |
Derbenev et al. | rf driven stable spin-flipping motion of a stored polarized beam | |
Cramer et al. | The Storage Ring Complex | |
Kim et al. | Studies on single turn extraction for a superconducting cyclotron | |
JPH05196799A (en) | Deflecting electromagnet device | |
Schmüser et al. | 10.5 The Electron-Proton Collider HERA: The Largest Accelerators and Colliders of Their Time | |
Elleaume | Undulators and wigglers for the new generation of synchrotron sources | |
Chubar et al. | SOLEIL insertion devices: the progress report | |
Schirmer et al. | DELTA optics | |
Hara et al. | Storage ring design for STA SR project | |
Garren et al. | A 1.5 GeV compact light source with superconducting bending magnets |