Способ измерения радиуса равновесной орбиты в циклическом индукционном ускорителе Советский патент 1984 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при создании и применении циклических индукционных ускори телей, Известен способ измерения радиуса равновесной орбиты в бетатроне, основанный на использовании бетатрон ного условия 2:1. Бри этом измеряют индукцию на орбите и среднюю индукцию внутри орбиты l1 . Недостаток способа - относительно низкая точность. Наиболее близким техническим решением является способ измерения радиуса равновесной орбиты в циклическом индукционном ускорителе, в котором измеряют зависимость напря женности ускоряющего поля Е от радиу са орбиты р и определяют его минимум zj . Недостатком этого способа является низкая точность измерения равновесного радиуса, обусловленная тем, что напряженность вихревого ускоряющего поля бетатрона в районе равновесного радиуса имеет слабо выраженный минимум. Цель изобретения - повышение точности измерения равновесного радиуса Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения радиуса равновесной орбиты в цик лическом индукционном ускорителе, согласно которому измеряют зависимость напряженности.ускоряющего поля Е от радиуса орбиты /If, одновременно с измерением напряженности ускоряющего поля Е производят измерение маг нитной индукции В ведущего поля для той же области изменения радиуса в момент времени,-когда ускоряющее поле отсутствует, т.е. В (Л, 0), и в момент времени, когда оно отлично от нуля, т.е. B(p,i),a радиус равновесной орбиты (pg) определяют из соотношения (f(pg) О, --.-- .,,„ где(|)/р)::Е(рЛ)(рЛ)-В(р,0)( где CJ - угловая частота источника пи тания ускорителя; t - время. Способ заключается в следующем. Восстанавливают зависимость от радиуса 6 полей ускоряющего Е (р,i и ведущего В (р , t ) для ряда моментон времени t в течение всего цикла ускорения. Строят графики функций от р Fg E(p,t)-const (p,t)-B(p.(tj2)con6l для всех моментов времени ; , в которые проводились измерения полей Е и В. Равновесному радиусу р соотдеуствует то значение р, при котором пересекаются графики функций F и fg, относящиеся к одному и тому же моменту времени. По пересечениям кривых Fg Q определяют значения равновесного радиуса р (t) разных моментов времени в течение цикла ускорения. Точки пересечения кривых можно отыскивать аналитически, как это описано вьше. Выражение (1) справедливо в условиях, когда ведущее поле описывается выражением B(p,(p.o)f8(p)-(lC05Ui). Таким образом изменяются во времени ведущее поле бетатрона с подмагничиванием и ведущее поле ионотрона. Ионотрон - циклический индукционный ускоритель, магнитная система которого подобна системе ведущего поля синхротрона, а в прямолинейных промежутках размещены.ускоряющие ферромагнитные сердечники тороидальной формы. Выражение (1) эквивалентно условию 2:1 для бетатрона с подмагничиванием и равносильно обобщению этого условия для циклического индукционного ускорителя с произвольной магнитной периодической системой. При этом ведзпцее поле подразумевается заданным в соответствии с (2). I Установка для измерения радиуса равновесной орбиты предлагаемым способом может быть вьшолнена в нескольких вариантах. Например, установка включает кольцо из изолирующего материала с закрепленными на его поверхности концентрическими кольцевыми проводниками, датчики Холла, делители и усилители сигналов, годоскопические ворота, преобразователи амплитуда-цифра и регистрирующее устройство (например, магнитофон или магнитный диск, управляемьй с помощью ЭВМ). Кольцо с проводниками за- креплено в межполюсном пространстве в медианной плоскости ускорителя (вакуумная камера ускорителя снята). Кольцевые проводники повторяют

форму орбит: для бетатрона - кольцо, для ионотрона - дуга в зазорах магнитов и отрезки прямых линий в прямолинейных промежутках. На каждом кольцевом проводнике в межполюсном зазоре закреплен датчик Холла. Кольцевые проводники имеют зазоры (один зазор для каждого проводника), к концам кольцевых проводников припаяны проводники для съема напряжения. На изолирующем кольце должно быть не менее трех кольцевых проводников. Их дпина должна быть измерена с высо кой точностью (напоимер, 0,1%).

Работает установка следующим образом.

Включается питание ускорителя. При достижении некоторого заданного уровня ускоряющего поля (или ведущего поля) открываются на 5 мкс годоскопические ворота, и сигналы вихревого напряжения (с кольцевых проводников) и ведущего поля (с датчиком Холла) поступают на свои преобразователи амплитуда-цифра. По окончании птзеобразования информация записывается на магнитную ленту или магнитный диск, после чего сигналом от ЭВМ снова открываются ворота, и Т..Д. За цикл ускорения (1-10 мс) воз можно таким образом измерить поля ускоряющее и ведущее в нескольких десятках точек по времени. ,

Изложенная выше система измерения Pg предполагает, что магнитное поле

в зазорах всех магнитов ионотрона изменяется синхронно (отсутствует фазовый сдвиг между магнитами), и амплитуды индукции в зазорах всех магнитов одинаковы. Кроме того,

отсутствует фазовьй сдвиг между ускоряющим и ведущим полями. Такая предварительная настройка ускорителя может быть выполнена с помощью описанной выше установки.

. Если измеренное значение р отличается от расчетного, необходима регулировка равновесного радиуса. В ионотроне эта регулировка осуществляется просто: изменяют амплитуду

напряжения на ускоряющих сердечниках, при этом менять амплитуду ведущего поля нет необходимости.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА РАЙЯОВЕСНОЙ ОРБИТЫ В ЦИКЛИЧЕСКОМ ИНДУКЦИОННОМ УСКОРИТЕЛЕ, согласно которому измеряют зависимость напряженности ускоряющего поля Е от радиуса орбиты р, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности измерения, одновременно с измерением напряженности ускоряющего поля Е производят измерения магнитной индукции В ведущего поля для той же области изменения радиуса в момент времени, когда ускоряющее поле отсутствует, т.е. В (р, 0), ив моменты, когда ускоряющее поле отлично от нуля, т.е. В (p,t ), а радиус равновесной орбиты pg определяют из соотношения fp(ps) О, гдeQ(p)-E(p,i)+W.(p,t)-8lp,0)l.c-t(ut/2n где GJ - угловая частота источника питания ускорителя, т - время.