Способ инжекции пучка заряженных частиц в разрезной микротрон Советский патент 1987 года по МПК H05H7/08 

1

Изобретение относится к ускорительной технике, в частности, к способам инжекции пучка в разрезные миротроны для ускорения электронов.

Целью изобретения является повышение .стабильности пучка, что позволяет повысить эффективность использвания ускорителя.

На чертеже показана схема инжекции пучка заряженных частиц в разрезной микротрон, где 1 - траектория ввода инжектируемого пучка, 2 - траектория пересекающейся петли ижектируемого пучка, 3 - поворотный магнит микротрона, 4 - зона градиенного поля, 5 - конечная вертикальна плоскость полюсов магнита, 6 - ускоряющая секция, 7 и 8 - первьш и йто рой обороты циркулирующего пучка, 9 и 10 - области, где возбуждено смщающее магнитное поле.

Конкретную реализацию способа можно осуществить несколькими вариантами как активными, так и пассивными. Активные варианты, например, можно осуществить с помощью полюсны обмоток определенной конфигурации. Пассивные варианты можно осуществит изменением конечного профиля полюсо поворотных магнитов однородного пол либо созданием ферромагнитных экранов с щелью в рассеянных полях поворотных магнитов. Последний вариан в качестве конкретного примера рассмотрим более подробно.

Поле в медианной плоскости поворотного магнита, в области между манитом и экраном, поставленным под углом к переднему фронту магнита, имеет следующий вид:

В В,

о

«z

Р -

о /ci- (.) arctg. а уг

где в - поле в магните, отсчитывается от экрана.

Векторный потенциал можно таким:

АГ А, О

А (Н„/ы)уГ(), где , х/у, F() arctg

- -i- In(-O.

(2)

Для решения уравнений движения частицы в поле (1) допустим приближение, что на орбите можно считать у у const. Тогда векторный потенциал (2) не будет зависеть от у и обобр;ен55 ный

импульс Р приближенно сохранится, В этом приближении получаем траекторию

у/х

: dY. у - (йу„/ы)К (О

dx

ГУ(У - (SlyJc -)F(

3)

V где V - полная скорость, у - у компонента начальной скорости, а предполагается не зависящим от у, х/у. Угол поворота для частицы, влетающей в поле под углом ji/2-d- к экрану и вылетающей, описав петлю в рассеянном поле, если 2с/- . Поскольку полный угол поворота вводимых частиц обычно удобно брать 1Г/2, то угол между экраном и магнитом должен быть равен 1 /4. Расстояние между точками влета и вылета на экране есть интеграл от (З)

,,,Р,, Г Уо-(ЛУо/(сА.) F (i) ,./,-,

АУ-2у„ I ( й-у;7ШрТП

где ( - самая удаленная от экрана

и определяемая из

точка траектории уравнения

F(O (1 + sinc

(5)

30

35

интеграл (4) не имеет строгого решения и поэтому его можно посчитать только численно, то также его можно проинтегрировать и приближенно, в результате

ДУ 2yjtga$ y3 40

iW-y - iaд„) б)

Уравнение (5) тоже точно не решается, кроме случая малых $

,

U F(t) . /2 V/лу. (1 +sin )

(7)

Чтобы поворотный магнит с экраном поворачивал циркулирующий пучок на 180°

должно иметь место условие aF, (х, ) (у /d.) F (1),

(8)

где а - ширина зазора магнита, F - потенциал рассеянного поля без экрана, X, - точка, где рассеянное поле равно нулю. Потенциал Г, является логарифмическим:F (х) 1п( 1+х/d-), Отсюда получаем, что расстояние между магнитом и экраном в точке вьше- та всех орбит составит

. , о1, F. (х. ) УО а F ГТТ

d у. sind а - ll-;i4 sind (9)

В приближении (7) точность всех формул оценивается как

Si (oL),

ДУ/УО /v/

йу /-- y,f W

/ 2/Ы ( 1+sin d. ) - N/ldl +

|2 (1

+ sin oL

2,6

Таким образом, создание градиентного поля на конечных участках поворотных полунагнитов разразного микротрона обеспечивает возможность осуществления инжектируемым пучком тра- актории полной паресакающейся патли.

Расположание границы градиентного поля под острым углом к граничной вертикальной плоскости полюсов поворотных магнитов обаспечиваат возможность осуществления инжакции с наружной области микротрона.

Использование данного способа существенно расширяет возможности создания разрезных микротронов, упро- щаат систему инжакции и облегчаат настройку инжакции и циркуляции пучков, что приводит к повышению надежности и качества работы микротронов.

Редактор О.Стенина

Составитель Е.Громов

Техрад И,Попович Корректор А. Обручар

Заказ 5205Тираж 798Подписное

ВНИИИИ 1 осударственного комитата СССР

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

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

о p M у л a и

4

зоб

ратания

Способ инжакции пучка заряженных частиц в разрезной микротрон, основанный на ввадении пучка в мажполюс- ное пространство одного из поворотных магнитов путем воздайствия на наго смещающего магнитного поля, при этом место инжекции выбирают из условия равенства 180 полного угла поворота всех орбит в поворотном магните, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности пучка, его инжакцию осущаствляют из

области вне микротрона в область совмещения орбит частиц в первом магните и одновременно возбуждают анало- гичноа дополнитальноа смащениа магнитного поля в области парасачания общей

орбиты пучка с границей второго поворотного магнита, при этом распределение смеп;ающих магнитных полей формируют согласно след тощим выражениям.

25

в, о

Ч7..

сС-Ч ci,

В,

0

5

,

4i О

где В - амплитуда индукции магнитного поля поворотного магнита, тл;

половина угла между направлением ввода и общей орбитой, град;

азимутальньй угол,отсчитываемый от границы поворот- ного магнита, град.

d Ч

Изобретение относится к области ускорительной техники. Цель изобретения - повышение стабильности пучка ;П . Существо способа инжекции П заряженных частиц в разрезной микротрон рассмотрено на примере работы устройства. Показана схема инжекции Ц, где 1,2 - соответственно траектории ввода и пересекающейся петли инжектируемого П, .3 - поворотный магнит (М) микротрона, 4 - зона градиентного поля, 5 - конечная вертикальная плоскость М, 6 - ускоряющая секция, 7 и 8 - обороты циркулирующего П, 9 и 10 - области, где возбуждено смещающее магнитное поле. Цель достигается тем, что инжекцию осзтцествляют из области вне микротрона в область совмещения орбит частиц в одном М и одновременно возбуждают аналогичное дополнительное смещение магнитного поля в области пересечения общей орбиты П с границей поворотного М. В описании приведены математические выражения, поясняющие способ. Изобретение позволяет повысить эффективность использования ускорителя. 1 ил. i (Л