Кольцевой циклотрон Советский патент 1984 года по МПК H05H13/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при проектировании кольцевых циклотронов, предназначенных для ускорения пучков заряженных частиц до энергий несколько сот МэВ.

Известен кольцевой циклотрон, содержащий электромагнит, составленный из четырех секторных замкнутых электромагнитов, и ускоряющую систему, состоящую из двух резонансных систем,

В известном устройстве инжекция частиц осуществляется от системы внешней инжекции, которая состоит из ускорителя Ван-де-Граффа, рассчитанного на ускорение частиц до б МэВ, двух банчеров и систем транспортировки и ввода пучка в циклотрон l .

Недостатками данного устройства являются сложность изготовления магнитов-секторов, обусловленная необходимостью изготовления обмоток возбуждения сложной конфигурации для каждого сектора/ использование ускорителя-инжектора и большого набора элементов транспортировки пучка от Инжектора до циклотрона, что обусловливает соответственно, высокую стоимость системы инжекции, а также ускорителя Ван-де-Граффа, так как Возникает необходимость применения банчеров, вызванная требованием Синхронизации поступления банчей с Рабочей частотой ускоряющей скстемы Циклотрона, Это усложняет- систему Инжекции и ее эксплуатацию.

Кроме того, возникают трудности размещении оборудования систем ввода инжектируемых частиц и в ее Обслуживании, обусловленные необходимостью размещения этого оборудования в центре циклотрона при ограниченных размерах места для него, И, наконец, для размещения ускорителя-инжектора требуется дополнителйое помещение, что влечет за собой Соответствующие затраты средств на бго строительство.

Наиболее близким к предлагаемому Является кольцевой циклотрон, соЧержащий секторные электромагниты 9 магнитопроводами и обмоткой возвуждения и инжектор ускоряемых , выполненный в виде циклотрона с азимутально-симметричными полюса электромагнита.

В известном устройстве транспортировка от диклотро а-инжектора и ЙВод в кольцевой циклотрон пучка З скоренных частиц обеспечивается flBl помощи фокусирующих и отклоняюЩКК. электромагнитных устройств,

, Приме.нение в качестве инжектора ВД1клотрона способствует некоторому У1 ощению системы инжекции, так как

здесь можно согласовать рабочие частоты ускоряющих систем циклотронаинжектора и кольцевого циклотрона и не требуются дополнительные устройства - банчеры Д ,

5 .Недостатками известного устройства являются его большие габариты, что связано с необходимостью размещения двух циклических ускорителей. кольцевого циклотрона и циклотрона0 инжектора, а также высокая стоимость, что связано с наличием двойного количества источников питания, вакуумных камер и других конструктивных элементов,

5 Цель изобретения - уменьшение габаритов и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в кольцевом циклотроне, содержащем секторные электромагниты

0 с магнитопроводаки и обмоткой возбуждения и инжектор ускоряемых частиц, выполненный в виде циклотрона с азимутально-симметричными полюсами электромагнита, азимутально-сим5 метричные полюса циклотрона расположены внутри секторных электромагнитов и имеют общую с ось симметрии и медианную плоскость, в обращенных к общей оси симметрии учар. стках магнитопроводов секторных электромагнитов выполнены проемы, торцы которых примыкают к щ пиндрическим поверхностям азимутально-симметричных полюсо-в циклотрона, а обмотка возбуждения выполнена в виде двух симметричных относительно медианной плоскости кольцевых катушек, расположенных внутри секторных магнитопроводов,

На фиг. 1 показан циклотрон,

0 разрез; на фиг, 2 - сечение А-тА на фиг. 1.

Кольцевой циклотрон содержит электромагнит, составленный из четырех секторных магнитопроводов 1, ци5 линдрических полюсов 2, обмотки 3 возбуждения, ускоряющую систему, составленную как «инимум из двух резонансных систем 4, вакуумную камеру 5 и аксиальный ионный источ0 ник 6, введенный в камеру через отверстие в похоосе электромагнита, В состав электромагнитов входят также полюсные наконечники 7 и 8, I

Заряженные частицы поступгцот из

- ионного источника 6, гицинируются и ускоряются напряжением, приложенным к ускоряющим электродам (дуантам) и в районе полюсо, 2 ускоряются как в обычном (в классическом)

0 циклотроне, а при выходе за пределы цилиндрических полюсов и после при достижении определенной энергии переходят в режим кольцевого ускорения и ускоряются до высоких конеч5 ных энергий (до нескольких сот МэВ) ..

По сравнению с.прототипом предлагаемый циклотрон в коьетлексе констjpyKTHBHO против, менее трудоемок в изготовлении, проще и экономичнее в эксплуатации, так как в нем отсутствуют отдельный циклотрон-инжектор, предварительно ускоряющий ионы, система вывода пучка ускоренных частиц из него и система ввода (инжекп ции) пучка в кольцевой циклбтрой. -; Кроме того, сокращается плсхцадьг занимаемая ускорителем в комплексе, т.е. снижаются затраты на строительство помещения.

КОЛЬЦЕВОЙ 1ЩКЛОТРОН, содержащий секторные электромагниты с магнитопроводами и обмоткой возбуждения и инжектор ускоряемых частиц. выполненный в виде циклотрона с азимутально-симметричными полюсами электромагнита, отлич а. юадийс я тем, что, с целью уменьшения габаритов и уцро1цен11я, аэи тальносимметричные полюса 1шклотрона расположены внутри сектсфных электромагнитов и имеют общую с ними ось симметрии и медианную плоскость, в обращенных к общей оси симметрии уч астк ах магии топроводЬв секторных электромагнитов выполнены проемы, , торцы которых примжают к цилиндрическим поверхностям аэиМутально-симметричных полюсов циклотрона, а обмотка возбуждения выполнена в виде двух сиАшетричных относительно медианной плоскости кольцевых катушек, расположенных внутри секторных магнитопроводов. Ч о О5 00