SU865112A1 - Коллективный ускоритель электронно-ионных колец - Google Patents

Description

1

Изобретение относнтс  к ускорительной технике, а именно к коллективному .методу ускорени , и предназначено дл  получени  ннтеншвных ( ионов/с) пучков но-нов любых злементов, ускоренных до энергии; пор дка 10 МэВ/нуклон.

Известно устройство, содержащее градиентный соленоид и расположенную внутри него импульсную линию 11.

В известном устройстве осуществл етс  ввод электронного кольца в градиентный срленоид со стороны его большего радиального размера, а в импульсной .линии возбуждаетс  волна тока н сопутствующа  ей волна машит ного пол , удал юща  электронное кольцо, в осевом направлении от места ввода.

При зтом кольцо перемещени  в область нарастающего магнитного пол , увеличива  знергию своего азимутального движени .

Использование известного устройства дл  коллективного ускорени  ионов в электронном кольце обладает тем достатком, что в устройстве не предусмотрено многократное использование одного электронного кольца дл 

периодического ускорени  ионов, что снижает среднюю интенсивность ускоренного ионного пучка.

Наиболее близким техническим рещеннем  вл етс  коллекторный ускоритель злектронно-ионных колец, содержащий генератор злект- рошшх колец, на выходе которого расположен градиентный соленоид с переменным радиальным размером, соединенный с генератором электронных колец со стороны своего меньшего радиа10 льного размера, и устройство возврата электронного кольца к генератору электронных колец 2..

В известном соллектнвном ускорителе устts ройство возврата выполнено в виде обьемного резонатора, собственна  частота колебаний которого должна совпадать с частотой продольных колебаний кольца в градиентном соленоиде. Это, в свою очередь, накладывает ограничение

20 на суммаргую массу ионов, ускор емых в кольце, котора  долж1в быть мала по сравнению « суммартой массой электронов в кольце. Таким образом ограничиваетс  как кратность. 3-86 так и эффективность использовани  каждого электронного кольца. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  интенсивность пучка ускоренных ионов, обусловленна  перечисленными вьиие ограничени ми: Целью изобретени   Эл етс  повышение интенсивности пучка ускоренных ионов путем увеличени  кратности и эффективности использовани  каждого электронного кольца. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в i коллективном ускорителе злертронно-ионных/ колец, содержащем генератор электронных колец , на выходе которого расположен градиент|}ый-соленоид с переменным радиальным размером , соединенный с генератором электронных колец со стороны своего меньшего радиального размера, и устройство возврата электронного кольца к генератору электронных колец , устройство возврата электронного кольца к генератору электронных колец вьшолнено в виде импульсной линии, подобной .градиентному соленоиду формы, сйабженнш импульсной системой питани , устройство запуска которой синхронизировано по датчику остановки электронного кольца с противоположного генератору электронных колец конца градиентного соленоида. На фиг. 1 приведена обща  схема устройства; на фиг. 2 --эквивалентна  схема импул сной линии; на фиг. 3 - распределение статического магнитного пол  В вдоль продольной от устройства Z (сплощна  лини ) и бегущей волны импульсного магнитного пол  (пунктирна  лини ), а также координатьг начального положени  электронного кольца амплитуды колебаний кольца Zj,- Z в. зоне остановки . Устройство содержит генератор 1 электронных колец, включающий инжектор электронов линейный индукционный ускоритель 2 и адгеза тор 3, градиентный соленоид 4, катуипсу 5, tt витки импульсной 6, охватьшающие траекторвпо электронного кольца 7, сшкрошзирующий виток 8, конденсаторы 9, емкость, .которых существенно превосходит собственную емкость витков б, генератор 10 токового импульса и согласованную нагрузку 11. Работает устройство следующим образом. Кольцо рел тивистских электронов, сформированное в генераторе 1 электронных колец , загружаетс  ионами и ускор етс  в спадаю щем магнитном поле В. При попадании коль ца в область быстро нарастающего вдоль оси Z магнитного пол , создаваемого катушкрй 5, происходит сепараци  ионной и электронной компонент кольца, электроны отражаютс  от потенциального барьера и соверщают колебани  С малой..амплитудой, так как значительна  часть их энергии .была передана ионам.Колебани  электронного кольца гас тс  за счет омических потерь в экранах и замедл ющей системе, а также вследствие ут желени  кольца при загрузке новой порции ионов. После остановки кольца от генератора 10 запитываетс  замедл юща  система, принципиальна  схема которой показана на фиг. 2. Распростран ющийс  по линии токовый импульс создает движущуюс  горку магнитногр пол , , котора  возвращает электрото-ионное кольцо в исходное положение Z Z. Индукционна  ЭДС, создаваема  движущимс  токовым импульсом, увеличивает энергию электронов, полностью компенсиру  затраты на ускорение ионов. Мала  скорость распространени  импульса в линии позвол ет достичь значительной зар дности ионов (обдиркой электронным ударом) за врем  возвращени  кольца в исходное положение , а также упрощает перехват кольца синхронизирующим стартовым витком 8, служащим дл  синхронизации момента старта электронно-ионного кОльца и удержани  кольца в точке Z Zц в течение времени, необходимого дл  достижени  требуемой за р дности ионов. Число колебаний электронного кольца ограничиваетс , в основном, двум  факторалга увеличением малых размеров электронного кольца за счет многократного рассе ни  электронов в кулоновском поле  дер, привод щим к уменьщению электрического пол , удерживающего ионы в кольце, и потерей энергии электронов на синхротронное излучение. Медленное изменение фактора загрузки от одного цик)1а ускорени  к другому, св занное с уменьшением энергии электронов и изменением объема кольца вследствие синхротронного излучени  и многократного рассе ни , приводит к непосто нству энергии ускоренных ионов. При необходимости энерги  ионов может бьггь застабилизировайа изменением давлени  в импульснрй струе, из которой происходит захват ионов в к;ольцо, или медленным изменением шгнитного пол  и его градаента за стет релаксащга токов в дополнительных витках. Наличие системы синхронизации, периодически срабатывающей при каждом цикле ускорени  в одном и том же кольце, а также воз- , можность обеспечить значительную загрузку кольца позвол ет устранить недостатки и повысить среднюю интенсивность ускорени  пучка ионов. Формула и- зобретени  Коллективный ускоритель электронно-Horfных колец, содержащий генератор электронны

колец, на выходе которого расположен градиентный соленоид с переменным радиальным размером, соединенный с генератором электронных колец со стороны своего меньшего радиального размера, и устройство возврата злектрон- s кого кольца к генератору электронных колеи, отличающийс  тем, что, с целью повышени  интенсивности пучка ускоренных ионов путем увеличени  кратности и эффективности использовани  каждого электронного 0 кольца, устройство возврата электронного кольца к генератору электронных колец вьтолнено в

виде импульсной линии, подобнюй градиентному соленоиду формы, снабженной импульсной системой питани , устройство запуска которой синхронизовано по датчику остановкн электронного кольца с противоположного генератору электронных колец конца градиентного соленоида.

Источники ииформации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по за вке « 2628501/18-25, Н 05 Н 5/00, 04.07.78.

2.Иовнович М. Л. Препринт ОИЯИ Р9-11686, (Дубна, 1978 (прототип). .

Claims (2)

1. Формула изобретения

   Коллективный ускоритель электронно—иоКных колец, содержащий генератор электронные

   5 8651 колец, на выходе которого расположен градиентный соленоид с переменным радиальным размером, соединенный с генератором электронных колец со стороны своего меньшего радиального размера, й устройство возврата электрон- ' $ ного кольца к генератору электронных колеи, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности пучка ускоренных ионов путем увеличения кратности и эффективности использования каждого электронного кольца, устройство возврата электронного кольца к генератору электронных колец выполнено в
2. 2 6 виде импульсной линии, подобной градиентному соленоиду формы, снабженной импульсной системой питания, устройство запуска которой синхронизовано по датчику остановки электронного кольца с противоположного генератору электронных колец конца градиентного соленоида.