Способ получения электронных колец и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H05H7/04 

2. Устройство для получения электронных колец, содержащее адгезатор с двумя допс. лни те дьиымн CHi tMeтрично расположелшьми относительно его мед1 анной плоскости катушками, о т л и - ч а 10 1( е е с я тем, что, с целью увеличения предельной степени сжатия электронного кольца ири заданных конечных значениях магнитного поля и времени сжатия, в него введены дополнительные катушки со средним радиусом

1

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллек- TViBHOMy методу ускорения ионов электронными кольцами, и может быть ис- ;ь Льзоваг1О для )с,лучяни,ч в адгезато- pax электронных колец малого размера

Целью изобретения является увели- 11ение предельной степени сжатия элек Tpo}iHoro кольца при заданных конеч- ных значениях магнитного поля и времени сжатия за счет изменения магнитного поля но определенном / закону. При сжатии электронного кольца в нарастающем магнитном поле, в пре- небрежение влияния син фотронного излучения, роль которого как правило невелика, сохраняется азимутальная компонента обобщенного момента импульса

е R - i Ic (З-Б/2),

где е - заряд электрона;

с - скорость света. Конечньш радиус электронного коль .ца определяется величиной М, и конечным значением индукции магнитного ноля В .j, . Для вывода электрон- того кольца из адгезатора необходимо чтобы B,,j, --: В,,(,,, . Таким образом Ккон

- ripi(2B-8)/B,,, , Гчззбуждая при фор- гпгронаннн :5лек/ рояь ого кольца В ; 2В к:- као получл i сколь угодно малое ;м1Я1)р1Г(те Тч, rrpvT задсшных В ион- Воз- иулдеинс магнитного юля с В 2Б iu:i: i :: -f; v; poft( rBOM,, состоящим из ; MJ-a3aTov ;j i . дополнитапьньш катушек 1;о;;бу/кд -1,к шлх добавочное магнитное пр .ш- К:,.. i.:;Koc чтобы на радиусе RO его

Rj, меньшим расстояния входного отверстия инжектора электронов от центра адгезатора и средним расстоянием от медианной цлоскости Z, меньшим Zg5 где ZP определено из уравнения

2(l-k2 )K(k)2(-k ) (l+|-)E(k) ,

где Е и К - нолные эллиптические ин- теграль,

К

4R к R о

(R, +

Q ip,

0

величина была гораздо меньше В, а среднее значение В было близко к Вр. Этого можно достичь, расположив дополнительные катушки радиусом R R при Z ; Zp.

Осуществляется способ следующим образом.

Возбуждают магнитное ноле, такое, при котором на радиусе R, выполняется условие В 2В, фop шpyют электронное кольцо, увеличивают во времени ин- дукцшо магнитного ноля и сжимают электронное кольцо так, чтобы на конечном радиусе в медианной плоскости поле становилось однородным по радиусу .

Например, в существующем коллективном ускорителе тяжелых ионов (КУТИ)

ОИЯИ Вр В 200э, В

Кои/В,сн 20 КЗ

и соответственно степень сжатия RU/RJ; 10. Возбуждая добавочное магнитное поле э и э, можно получить cyMNiapHoe начальное поле Б 200 з и В 350 э.

5

0

Сформированное в таком магнитном поле электронное кольцо имеет в четыре раза меньший обобщенньм момент импульса Мр. Сжимая его в магнитном поле, нарастающем до В,,, 20 кэ, можно получить вдвое большую степень сжатия R/R,oH 20.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство. На чертеже приняты следующие обозначения: 1 - тонкостенная металлическая камера, 2-5 - катушки ст гленей сжатия, 6 - малое сечение электронного кольца, 7 - дополнительные катушки, 8 - кри31279509

, расположенные по которой дополвая

нительные катушки создают на радиусе

RO нулевое магнитное поле.

к к

1 k Г с лГГ L

K(k)

(2-ki)il±RK/r) E(k) l-k 2 J

k

где модуль К полых эллиптических интегралов E(k) и K(k) определяется как

(г + к;)2 +Z Кривую 8, которая есть зависимость Zj,(Rj), находят из уравнения (1) в результате расчетов для при г R(j. Координаты дополнительных катушек К,КдИг ZP позволяют сконцентрировать все добавочное поле В в центре электронного кольца и создать требуемое распределение магнитного поля в медианной плоскости.

Устройство работает следующим, образом.

Катушки 2-5 ступеней сжатия находятся снаружи тонкостенной металлической камеры 1, в медианной плоскости которой формируется и сжимается электронное кольцо 6. Местоположение дополнительных катушек 7 ограничено кривой 8. Первая ступень сжатия ад- гезатора и дополнительные катушки 7 совместно возбуждают магнитное поле, в котором формируют электронное кольцо 6, такое, что В 2В. Далее поочередно включаются катушки 3,4,5 ступеней сжатия и электронное кольцо сжимается в тонкостенной металлической камере 1. Например, дополнительные катушки с R 7 см, Z 11 см, содержащие по шестнадцать витков каждая и подключенные к источнику тока в 5кА, совместно с соответствующим адгезатором КУТИ ОИЯИ создадут В 350 э. Это уменьшает значение Мр электронов в кольце в четыре раза. В

Редактор Е.Кравцова

Составитель А.Нестерович

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Заказ 3611/1Тираж 801Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Магнитное- поле в медианной плоскости двух симметричных круговых витков с током определяется выражением

(0

5

5

0

5

0

5

результате последующей работы системы сжатия адгезатора электронное кольцо уменьшится до радиуса при 20 кэ без увеличения общего времени сжатия, равного 3 мс. После формирования электронного кольца, одновременно с его сжатием, токи в дополнительных катушках постепенно уменьшаются, чтобы не искажать магнитное поле на конечных радиусах электронного кольца. Вместе с тем, по причине того, что добавочное магнитное поле Bj много меньше конечного магнитного поля кэ, возможны варианты формирования и сжатия электронного кольца без выключения токов- в дополнительных катушках.

Изобретение позволяет получать электронные кольца размерами примерно в полтора раза меньшими, чем в прототипе, и значительно меньшими, чем получают в адгезаторе КУТИ, не увеличивая при этом конечного значения индукции магнитного поля и общего времени сжатия.

Сохранение максимального значения ведущего магнитного поля в адгезаторе на существующей величине 20 кэ не вызывает необходимости увеличения полей в ускорительной системе ускорителя, а общее время сжатия 3 мс оставляет прежними требования на вакуум в камере адгезатора. Уменьшение размеров электронного кольца позволяет накапливать ионы большей заряднос- ти, увеличить темп ускорения элек- тронно-иониых колец и уменьшить разт меры ускоряющей системы ускорителя,.

1 . Способ получения электронных колец, включающий формирование электронного кольца в слабофокусирующем азимутально-однородном магнитном поле и его последующее сжатие в нарастающем во времени магнитном поле, причем в процессе сжатия пространственное распределение магнитного поля в плоскости кольца изменяют так, чтобы на конечном радиусе общее поле стало однородным по радиусу, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью увеличения предельной степени сжатия электронного кольца при заданных конечном значении магнитного поля и времени сжатия, к моменту формирования электронного кольца возбуждают добавочное магнитное поле В| того же направления в центре кольца, что и основное поле БД, при этом среднее значение общей индукции В в плоскости кольца на начальном радиусе R, удовлетворяет условию В i 2В. е (Л |С ч1 со сд о со