SU743243A1 - Фокусирующее устройство синхроциклотрона - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике и предназначено дл  увеличени  тока пучка частиц-синхроциклотрона , работающего с ионным ксгточником открытого типа. Известны фокусирующие устройства дл  увеличени  тока пучка ионов синх роциклотрона, обеспечивающие дополнительную вертикальную фокусировку частиц за счет формировани  в центральной области статического магнитного пол  при помощи устанавливаемых в центре стальных цилиндров, кольцевых шимм, втулок и т.п. 1. Недостатком.таких устройств  вл етс  практическа  невозможность формировани  на малых радиусах централь ной области требуемого дл  фокусиров ки спада магнитного пол , так как. при любых устройствах из-за централь ной симметрии магнитного пол  в центре магаита / 0, а также изза конструктивных трудностей, св занных с наличием в центре магнита ионного источника, сохранени  вертит кальной апертуры. Известны также фокусирующие устройства дл  увеличени  тока пучка ионов с дополнительными электроннооптическими элементами, создающими в центре синхроциклотрона азимутальную вариацию электромагнитного пол  и обеспечивающими дополнительную вёртикальн5ю фокусировку пучка 12}. Недостатком такого рода фокусирующих устройств кроме трудностей их практической реализации  вл етс  таюке ихМсша  эффективность действи , так как фокусирующий эффект пропорционален скорости частиц, котора  в центре ускорител  мала. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  фокусирующее устройство дл  увеличени  тока внутреннего пучка ионов синхроциклотрона, работающего с ионным источником открытого типа, основанное на создании дополнительной вертикальной фокусировки за счет формировани  в центральной об-. ласти синхроциклотрона статического электрического пол  .при помощи дополнительного бокового электрода 3J. Это фокусирующее устройство состоит из дуанта и бокового электрода в виде двух пластин, который расолагаетс  в центре ускорител  ггроив щели дуанта. Между ними находит  ионный источник открытого типа. ассто ние от бокового электрода до центра синхроциклотрона не равно рассто нию от центра до дуанта. На боковой электрод поддаетс  отрицательный потенциал от отдельного источника , причем величина этого потенциала не равна потенциалу отрицательного смешени  на дуант. За счет несимметричного расположени  бокового электрода .и дуанта относительно центра синхроциклотрона, а также разности потенциалов между ними в центральной области создаетс  асимметричное электростатическое поле, фокусирующее частицы в вертикальном направлении.

Недостатком такого фокусирующего устройства  вл етс  его мала  эффективность , так как положительный эффект увеличени  интенсивности достигаетс , за счет асимметричного электростатического пол  относительно оси щели дуанта, обусловленной как разностью потенциалов между дуантом и боковым электродом, так и асимметричным расположением, самого электрода . За счет такой асимметрии сам положительный эффект  вл етс  компромиссом между фокусирующим действием электрода в вертикальном направлении и дефокусирующим в р.адиальном, что св зано с действием на пучок частиц горизонтальной составл ющей электростатического пол , котора  приводит к дрейфу центров орбит параллельно щели дуанта. По этой же причине происходит значительное уменьшение области захвата в режим ускорени .

Цель изобретени  - повышение эффективности фокусирующего устройства и увеличение интенсивности внутреннего пучка синхроциклотрона.

Цель достигаетс  тем, что в фокусирующее устройство синхроциклотрона, содержащее дуант, соединенный с источником отрицательного смещени , и боковой электрод, дополнительно введен центральный электрод, состо щий из двух пластин, расположенных симметрично медианной плоскости, подключенный к дополнительному ис . точнику положительного напр жени  и одновременно выполн ющий роль анрдов ионного источника, катоды которого наход тс  под посто нным потенциалом по отношению к пластинам центрального электрода, создаваемым,

нАпример, с помощью блока питани  катодов, соединенного последовате.льно с источником положительного напр жени  центрального электрода, а боковой электрод установлен симметрично дуанту относительно центра синхроциклотрона и подключен к источнику отрицательного смещени , дуанта.

Пластины центрального электрода имеют форму эллипсов, выт нутых вдоль щели дуанта, с конусообразными приливами, обращенными к медианной плоскости, в центре которых имеетс  цилиндрическое отверстие дл  дуги, ионного источника синхроциклотрона .

Дл  симметрировани  фокусирующего устройства относительно медианной плоскости между пластинами центрального электрода вводитс  дополнительна  разность потенциалов, например, от дополнительного источника, включенного последовательно с основным.

Дл  ликвидации паразитного пеннинговского разр да, привод щего к искажению геометрии фокусирующего пол , нагреву пластин и увеличению мощности питающих устройств, между пластинами центрального электрода и крышками вакуумной камеры помещены два изол тора, перекрывающие всю область по периферии центрального электрода.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез по вертикальной .плоскости, проход щей через центр синхроциклотрона)на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство содержит центральный фокусирующий 1 и боковой 2 электроды , дуант 3 синхроциклотрона, катоды 4 ионного источника, штуцер 5 подачи газа к ионному источнику, конденсаторы 6, изол ционные пластины 7, стенку 8 вакуумной камеры синхроциклотрона , проходные изол торы 9, источник 10 положительного напр жени  на центральный электрод, блок 11 питани  катодов ионного источника источник 12 отрицательного смещени  на дуант и боковой электрод 13 - отверстие в пластине центрального электрода .

Claims (3)

1. В центральную область синхроциклотрона между дуантом 3 и боковым электродом 2, состо щим из двух полукруглых пластин, помещен дополнительный центральный фокусирующий электрод 1, состо щий также из двухпластин , расположенных симметрично по отношению к медианной плоскости синхроциклотрона ХОУ. Пластины центрального электрода 1 в плане имеют форму выт нутого эллипса и со стороны , обращенной к медианной плоскости , имеют приливы в форме усеченного конуса. Центр пластин совпадает с центром магнитного пол  синхроциклотрона . Пластины бокового электрода 2 и дуант 3 расположены симметрично на одинаковом рассто нии от оси ОХ,.а рассто ние между пластинами бокового электрода 2 по-вертикали р  но вертикальной апертуре дуанта. Обе пластины центрального электрода 1 электрически объединены и подключены к источнику 10 положител ного смещени . Обе пластины бокового электрода 2 также электрически объединены и подключены к источнику 12 отрицательного смещени  на дуан и боковой электрод. Таким образом- электроды 1 и 2 совместно с дуантом 3 образуют в центральной области синхроциклотрона симметричную статическую электронно-оптическую систему, котора  и обеспечивает дополнительную верти кальную фокусировку частиц к медиан ной плоскости. Величину напр женное ти фокусирующего электрического пол  можно мен ть при по1Ж)Щи источник смещени  10. Все пластины как центрального,так и бокового электродов заземлены по высокочастотному напр жению конденсаторами 6, одновременно выполн ющими роль конструктивных элементов, при помощи которых соответствующие пластины креп тс  к крьаакам камеры. Таким образом, дополнительные элект роды по отношению к ускор ющему высокочастотному напр жению играют роль антидуантной заземленной рамки не наруша  процесса ускорени  частиц . Дл  обеспечени  оптимальных условий работы дуги ионного источника вн зависимости от величины потенциала, подаваемого на центральный электрод последний конструктивно совмещен с ионным источником. Дл  этого к каждой из пластин центрального электрода прикреплены две камеры, в которых расположены катоды .4 ионного источника ,. В эти же камеры через штуцера 5 подаетс  газ. Электроны и протоны дуги ионного источника осциллируют между катодами 4 через цилиндрические отверсти  13, наход щиес  в цент ре пластин центрального электрода 1. Оба катода 4 электрически объеди нены и подключены к блоку 11 питани  катодов ионного источника, при помощи которюго можно измен ть потенциал катодов 4 по отношению к потенциашу центрального электрода 1, управл   режимом дуги. Дл  этого источники 11 и 10 могут быть соединены , например, последовательно. С точки зрени  работы ионного источника центральные пластины 1 выполн ют роль анода. При этом сама дуга ионно го источника находитс  -под потенциалом , близким к потенциалу пластин центрального электрода. Так как на пластины центргшьного электрода подаетс  положительный потенциал , требуемый дл  получени  вертикальной фокусировки, около них может возникнуть паразитный пеннинговский разр д в направлении магнитных силовых линий, дл  которого электрод 1  вл етс  анодом, а крьЕики вакуумной камеры катодами, Дуга этого паразитного разр да, занима  всю область по периферии центрального электрода, может искажать распределение электростатического пол  в, центральной области, а также приводит к нагреву центрального электрода и излишней загрузке источника его питани . . Дл  полного подавлени  этого паразитного разр да на крышки вакуумной камеры помещены изолирующие пластины 7, перекрывающие всю зону по периферии центрального электрода. Формула изобретени  1.Фокусирующее устройство синхроциклотрона/ содержащее дуант, соединенный с источником отрицательного смещени  и боковой электрод, о т л и ч а ш щ е е с   тем, что, с целью повышени  эффективности фокусировки , в устройство введен центральный электрод, состо щий из двух пластин, расположенных симметрично медианной плоскости, подключенный к дополнительному источнику положительного напр жени  и -одновременно выполн ющий роль анодов ионного источника , катоды которого наход тс  под посто нным .потенциалом по отношению к пластинам центральногоэлектрода , создаваемым, например, с помощью блока питани  катодов, соединенного последовательно с источником положительного напр жени  центрального электрода, а боковой электрод установлен симметрично дуанту относительно центра синхроциклотрона и подключен к источнику.отрицательно го смещени  дуанта. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что пластины центрального электрода имеют форму эллипсов, выт нутых вдоль щели.дуанта , с конусообразными приливами, обращенными к медианной плоскости, в центре которых имеетс  цилиндрическое отверстие дл  дуги ионного источника.. 3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью ликвидации паразитного пеннинговского разр да, привод щего к искажению геометрии фокусирующего пол , между пластинами центрального электрода и крышками вакуумной камеры, помещены два изол тора, перекрывающие

   нскг область по периферии центрально-, го электрода.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Данилов В.И. и др. Фокусирующее устройство. Предпри тие ОИЯИ, Р9-3181, Дубна, 1967.
2. 2.Кельман В.М. и др. Ионносптическа  система ЖТФ, ХХУ/ , вып. 5, 1958, 1056-1063.
3. 3.Данилов В.И. и др. Труды международной конференции по ускорител м , Дубна, 1963, М., Атомиздат, 1964, 59l-594i

   /////////////Л i Фи2.