SU867279A1 - Генератор синхротронного излучени непрерывного действи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике и может быть использовано дл  прикладных, научно-исследовательских и метрологических целей в случа х, когда требуетс  синхротронное излучение в диапазоне длин волн до дес тков нанометров.

Известен генератор синхротронного излучени  непрерывного действи , со . держащий кольцевой синхротрон и устройство дл  инжекции предварительно ускоренных частиц на кольцевую орбиту 1)

В известном устройстве осуществл етс  предварительное ускорение частиц с последующей их инжекцией на кольцевую орбиту, где далее протекает процесс циклического излучени ,. непрерывно сопровождающийс  генерацией синхротронного излучени .

Недостатком известного устройства  вл ютс  его большие габариты-, св занные с необходимостью предварительного ускорени  в отдельном устройстве .

Нс1иболее близким к предлагаемому  вл етс  генератор синхротронного излучени  непрерывного действи , содержащий источник ВЧ-мощности, подключенный к резонатору, охватывающему орбиты ускор емых электронов, а также Охватывающий орбиты электронов посто нный осесимметричный электромагнит с медианной плоскостью, внутри которого расположена вакуумна  камера из провод щего материала С2. В известном устройстве предварительное ускорение электронов осуществл етс  в микротроне, после чего

10 пучок выводитс  на кольцевую орбиту, где и осуществл етс  процесс циклического ускорени , сопровождающийс  непрерывной генерацией синхротронкого излучени .

15

Недостатком известного устройства  вл ютр  его большие габариты, что

.св зано с необходимостью предварительного ускорени  частиц в отдельном устройстве. Даже при уменьшении аб20 солютных размеров устройства указанные конструктивные особенности не позвол ют снизить его габариты в до статочной степени.

; Цель изобретени  - уменьшить га25 бариты устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генераторе синхротронного излучени  непрерывного действи , соIдержащем источник ВЧ-мощности, подключенный к резонатору, охватываю30

щему орбиты ускор емых элейгронов, а также пс с о нный осе симметричный электромагнит с медианной плоскостью внутри которого расположена вакуумна  камера из провод щего материала, внутри вакуумной камеры расположен осесимметричный импульсный электромагнит с медианной плоскостью, причем его ось и медианна  плоскость совмещены с осью и медианной плоскостью посто нного электромагнита, тол .щина стенок вакуумной камеры превосходит толщину скин-сло  возбуждаемого импульсным электромагнитом пол , часть вакуумной камеры совмещена с резонатором, внутри которого расположен источник электронов, а обмотки импульсного и посто нного электромагнитов подключены к индивидуальнЕдм источникам питани  навстречу друг другу.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - зависимость ведущего магнитного пол  В от време- ни %; на фиг. 3 - зависимость напр  хени  Е ВЧ-генератора от времени t ; на фиг.в4 - зависимость импульса тока .источника О от времени t..

Генератор синхротронного излучени - непрерывного действи  содержит посто нный электромагнит 1 ведущего магнитного пол  с м гкой фокусировкой , безжелезньой электромагнит 2 импульсного ведущего магнитного пол , СВЧ-генератор 3, резонатор 4,  вл ющийс  частью СВЧ-тракта .5, вакуумную камеру 6, источник 7 частиц диафрагму 8 дл  согласовани  св зи резонатора с СВЧ-трактоМ, вакуумно- плотный изол тор 9, прозрачный дл  СВЧ-радиоволн, патрубок 10 откачного насоса, патрубок 11 со стеклами дл  вывода синхротронного излучени  кабели 12 дл  подключени  электроманита 2 импульсного ведущего магнитного пол  к разр днику и конденсс Торной батарее (на фиг. не показаны ), вывод 13 обмотки электромагнита 2, коаксиальный с резонатором цилиндр

14дл  создани  малоиндуктивного подвода к выводам 13 (.другой конец обмотки электромагнита 2 соединен непосредственно со стенкой резонатора 4J. Рел тивистска  орбита пучка

15расположена внутри резонатора 4. Электромагнит 2 импульсного ведущего магнитного пол  размещен внутри ускорительной конфигурации магнитного пол  посто нного электромагнита 1, медианные плоскости А-А импульсного 2 и посто нного 1 электромагнитов совмещены, при этом электрмагнит 2 импульсного ведущего магнитного пол  расположен внутри вакуумной камеры б. Камера б выполнен металлической. Часть полости камеры

6 совмещена с плоскостью резонатора 4.

Устройство-работает следующим образом . ..

в вакуумной Камере 6 создаетс  разрежение, величина которого определ етс  необходимым временем жизни . пучка. Ведущее, магнитное поле,- создаваемое- посто нным электромагнитом 1, поднимаетс  до значени  В-с(фиг.2), соответствующего энергии электронов, необходимой дл  времени жиз.ни пучка при дальнейшем доускорении в процессе медленного подъема пол  тосто нг ного магнита. Электрсмагнит 2 импульсного ведущего магнитного пол  кабел ми 12 подключен к конденсаторной батарее через разр дник. При срабатывании разр дника возбуждаетс  импульсное магнитное поле и происходит затухающий колебательный процесс тока в электромагните 2. Амплитуда импульсного магнитного пол  подбираетс  таким образом, чтобы и.а уровне BO магнитное поле соответствовгуто циклотронному резонансу. В этот момент включаютс  СВЧ-генератор 3 и источник 7 частиц (фиг. 3,4), и происходит известный процесс циклического ускорени  частиц на возрастающем участке магнитного пол  в .скрещенных импульсом ведущем и посто нно высокочастотном ускор ющем типа И ц, пол х. Длительность импульса СВЧ должна соответствовать времени затухани  процесса в конторе импульсного электромагнита 2. После этого напр жение СВЧ может быть резко снижено до предела, практически необходимого дл  компенсации потерь на синхротронное излучение и доускорение дО предельной энергии, которое должно быть сделано с помощью медленного подъема пол  посто нного электромагнита. 1,н за врем , меньшее времени жизни.пучка при энергии инжекции. Следует отметить , что импульсное магнитное поле , период которого определ етс  приблизительно дес тком микросекунд, имеет малый скин-слой и не может . выйти за пределы металлических стенок разонатора-камеры, нанес  вред посто нному электромагниту, особенно , если он криогенный. Криогенные электромагниты легко позвол ют получить индукцию магнитного пол  равную 10 Тл и более, поэтому максимгшьна  энерги  пучка при длине волн СВЧ, равной 10 см, может быть соответственно 50 МэВ и более.

Поскольку синхротррнное излучение способствует затуханию, бетатронных колебаний частиц, в данном устройстве размер поперечного сечени  пучка В силу длительного воздействи  синхротронного излучени  мал. Поэтому такой генератор/ как и вс кий ; накопитель, может дать значительно меньшую систематическую ошибку при использовании его дл  метрологических целей.

Таким образом, в предлагаемом i eнераторе синхротронного излучени  непрерывного действи  обеспечиваетс  инжекци  высокоэнергетического пучка в ускорительную конфигурацию магнитного пол  посто нного электромагнита на рел тивистскую орбиту без специальных устройств инфлектора частиц, канала дл  транспортировки пучка и сложного генератора высокочастотного напр жени  переменной частоты, что существенно упрощает конструкцию генератора . Устройство имеет, значительно меньшие габариты по сравнению с прото гипом, включающие пространственно разнесенные ускорительный и доускор юще-накопительный узлы.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Генератор синхротронйого излучени  непрерывного действи , содержащий источник ВЧ-мощности, подключенный к резонатору, охватывающему орбиты ускор емых электровоз, а также посто нный осесимметричный электромагнит с медианной плоскостью, внутри которого расположена вакуумна  из провод щего материала, отличающийс  тем, что, с

   целью уменьшени  габаритов устройств .ва, внутри вакуумной камеры располо-i жен осесимметричный импульсный электромагнит с медианной плоскостью, причем его ось и медианна  плоскость совмещёТ1ы с осью и медианной плоскостью посто нного электромагнита, толщина стенок вакуумной камеры превосходит толщину скин-сло  возбуждаемого импульсным электромагнитом пол , часть вакуумной камеры совмещена

   0 с резонатором, внутри которого расположен источник электронов, а обмотки импульсного и посто нного электромагнитов подключены к индивидуальным источникам питани  навстречу

   5 друг другу.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   20 i« Ускорители. Под ред. Б.Н.Яблокова , М., Атомиздат, 1962, с. 221-230.
2. 2. Капица C.IIi, Луганский Л.В., Зыкин Л.М. Проект электронного накопител  на энергию 1 ГЭВ дл  получени  магнито-тормозного излучени . Труды третьего Всесоюзного срвещани  по ускорител м зар женных частиц. Том 1, М., Наука, 1973 г.,

   2Q стр. 82-84 (прототип).

   f О

   -SftHC

   {icm

   Йив.З

   Фиг A