Микротрон Советский патент 1985 года по МПК H05H13/00 

ю ю

о

4 О1

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке микротронов, предназначенных для работы в качестве инжектора синхротрона, а также для микротронов прикладного использования в геологии, медицине, дефектоскопии .

Известен микротрон, содержащий поворотньй магнит и расположенньй в его медианной плоскости ускоряющий резонатор с входным и выходным отверстиями, совмещенный с общей точкой пересечения всех орбит 1 J.

При работе известного устройства в процессе ускорения частиц при пролете через ускоряющий резонатор происходит кратное периоду ускоряющего йоля -приращение периода обращения частиц. Возникакщее в связи с этим ограничение сверху на величину синхронной фазы с шжает коэффициент захвата частиц в режим ускорения., что в итоге ограничивает ток ускоренных частиц.

Недостаточная ве;1ичина тока ускоренных частиц и явля1ется недостатко известного устройства.

Прототипом изобретения является микротрон, содержащий расположенный в вакуумной камере ускоряющий резонатор с входным и выходным.пролет-. ными отверстиями, поворотньй магнит и две пары магнитных катушек, оси которых перпендикулярны медианной плоскости поворотных магнитов, а зазор каждой пары катушек, расположен в области первой орбиты микрот.рона С2 J.

В известном устройстве.противоположные торцы катушек примыкают к Полюсам поворотного магнита, что обеспечивает локальность однородного поля KaiiytuKH в плоскбсти орбит, которое ограничено площадью, образованной витками этой катушки. В процессе работы устройства, когда электрон выходит из резонатора и проходит область локального однородного поля катушки, он отклоняется от исходной траектории. В результате действия магнитного поля поворот ного магиита и двух локальных магнитных полей электрон возвращается к ускорякщему резонатору, но траектория его орбит смещена относительно продольной оси резонатора и наклонена к этой оси. Таким образом.

происходит компенсация слабо неоднородного поля микротрона на ускорение частиц. Однако указанные катушки воздействуют одинаково на все электроны орбиты, проходящие через его локальное поле и не позволяют воздействовать на траектории отдельных электронов. Всякое изменение угла влета в резонатор и общего времени обращения с помощью катушек не меняет соотнрщения доли частиц, приходящих в резонатор в правильн|#х и неправильных фазах, и, следователно, увеличения области захвата не происходит. Таким образом, наличие дополнительных магнитных катушек не позволяет увеличить область захвата а только компенсирует искажение орбит, вносимых неоднородностями магнитного поля поворотного магнита. Это и обуславливает основной недостаток известного устройства, заклю чающийся в недостаточной величине ускоренного тока.

Целью изобретения является увеличение ускоренного тока путем повышения коэффициента .захвата.

Цель достигается тем, что в микртроне, содержащем расположенный в вакуумной камере ускоряющий резонатор с входным и выходным отверстиями, поворотньй магнит .и две пары магнитных катушек, оси которых перпендикулярны медианной плоскости поворотных магнитов, а зазор каждой пары катушек расположен в области первой орбиты микротрона, первая пара катушек расположена у выходного пролетного отверстия, и ее зазор перекрывает область траектории первой орбиты, а обмотка второй пары катушек вьшолнена многослойной с равномерным шагом, и часть обмотки уложена по-дуге окружности, радиус которой равен радиусу первой орбиты катушки размещены в области пересечения первой орбиты с общим диаметром всех орбит, при этом проекция выполненной по дуге окружности lacти обмотки на медианную плоскость совмещена с первой орбитой, а вся обмотка расположена внутри этой орбиты.

На фиг. 1 изображено сечение резнатора и катушек медианной плоскостью микротрона; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Микротрон содержит ускорякиций резонатор 1 с выходным отверстием 2 первую катушку З с каркасом и щечками 4, вторую катушку 5 с каркасом и щечками 6, входное отверстие 7 в резонаторе, поворотный магнит 8, многослойную обмотку 9 второй пары катушек. Сплошными круговыми линиями показаны первая и вторая орбита микротрона, координаты X Y расположены в медианной плоскости микро трона, стрелкой обозначено направле ние вектора магнитного поля. Устройство работает следующим образом. Электроны первой орбиты, пройдя пролетное отверстие 2, попадают в область локального однородного поля первой пары катушек. Направление тока через эти катушки выбирается таким, чтобы результирую щее значение магнитного поля бьшо меньше поля поворотного магнита 8. В результате взаимодействия электро нов пучка первой орбиты с локальным полем первой пары траектории орбиты изменяется, и время обращения электронов на первой орбите увеличивает ся. Так как электроны первой орбиты имеют энергетический разброс, то, двигаясь в магнитном поле поворотно го магнита 8 по различным радиусам, они приходят в область второй пары катушек с различными координатами. Локальное магнитное поле в этой области является линейноспадаю1цим от ускоряющего резонатора и обуслов лено суммарным действием магнитного потока частиц обмотки второй .пары, катушек, вшюлненной по дуге окружности с радиусом, равным радиусу первой орбиты. Благодаря этому, электроны с большей энергией, имеющие больший радиус обращения в магнитном поле поворотного магнита. 45 попадают в область слабого локального поля в области второй пары катушек, а электроны с меньшей энергией - соответственно в область с большим магнитным полем. В результате траектория изменяется таким образом, что время обращения электронов с большей энергией увеличится, а с меньшей - уменьшится. Электроны,. находящиеся в середине области фазовой устойчивости придут к входно- му пролетному отверстию 7 без изменения времени обращения, так как увеличение этого времени при движеНИИ на участке от зазора первс па-, ры катушек 3 до зазора второй пары катушек 5 за счет действия локального поля первой пары катушек 3 компенсируется уменьшением времени обращения на участке движения электронов в поле поворотного магнита от зазора второй пары катушек до пролетного отверстия 7. Электроны с меньшей энергией попадут в ускорякшцШ резонаТор несколько раньше, а с большей энергией - несколько позже, чем в обычном микротроне. В результате при втором прохождении ускоряющего зазора резонатора электроны с меньшей энергией получат несколько больший, а электроны с большей энергией - несколько меньший прирост знер-. гии и тем самым окажутся в области фазовой устойчивости. Таким образом, создаются усльвия захвата электронов, лежащих на грани це области устойчивости ускорения и, следовательно, расширяется область захвата электронов в режим ускорения.. В результате этого увеличивается ток ускорения частиц по сравнению с прототипом.

МИКРОТРОН, содержащий распопокенный в вакузгмной камере ускоряющий резонатор с вьвсоднкм и входittw пролетными отверстиями, поворотный и две пары мапштных катушек, оси которых перпендикулярны 1«едианной плоскости поворотных магй. JtJl.i.JTiila нитов, а зазор каждой пары катушек расположен в области первой орбиты микротрона, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения ускоренного тока путем повышения коэффициента захвата, первая пара катушек расположена у выходного пролетного отверстия, и ее зазор перекрывает область траектории первой орбиты, а обмотка второй пары катушек выполнена многослойной с равномерным шагом, и часть обмотки уложена по дуге окружности, радиус которой равен радиусу первой орбиты, катушки размещены в области пересечения первой орбиты с общим диаметром всех орбит, при этом проекция вьшолненной пр ду(Л ге окружности части обмотки на медианную плоскость совмещена с первой орбитой, а вся обмотка расположена внутри этой орбиты.

Фш.1

///////////А //

АА

н

////////////7////

Фиг.2