Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя Советский патент 1987 года по МПК H05H7/10 

Фиг.1

112

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии.

Цель изобретения - увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени.

На схематически изображено устройство для вывода частиц из кольцевого ускорителя, план; на фиг.2

1-:

ТО же, вертикальное сечение ,на фиг.З зависимости факторов ,, (Я, dtj, oJ, влияющих на эффективность работы устройства от импульса выводимых частиц; на фиг.4 - результирующая оценка доли частиц,выводимой из ускорителя при помощи магнитной мише- ни (кривая 1) и при помощи обычной внутренней мишени (кривая 2).

Устройство для вывода частиц из кольцевого ускорителя содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения (пунктир) в рабочее и внутреннюю мишень, состоящую из замкнутого магнит

30 где Д - телесный угол канала.

ного ярма - толстостенного стального

цилиндра 3 и обмотки 4. Пучок частиц « оценки величины d, были рас- наводится на мишень стандартными методами смещения пучка по радиусу R и попадает в рабочую область мишени. В области цилиндра, через которую проходят частицы, вектор индукции В направлен перпендикулярно направлесчитаны потери энергии и их флуктуации для импульсов в диапазоне 0,5- 4 кэв/с. Было показано, что возниJ5 кающий разброс частиц по импульсам не превышает i-1,5% и уменьшается с ростом импульса. Так как для типи ного универсального канала диапазон пропускаемых импульсов не менее

нию частиц в ускорителе и перпендикулярно направлению вывода.

Проходящие через железо мишени частицы поворачиваются сильным магнитным полем на угол Ч в направлении вывода. Для этого длина L железа мишени выбирается по соотношению

т г Т - F

зоо

Гэв/с-рад Гс

где В - индукция;

Р - импульс частиц. Доля об частиц, выводимых магнитной мишенью в канал, оценивается как произведение четырех основных факторов

ei-ei,.-ot,-i,

где V, - вероятность не погибнуть

от ядерного взаимодействия с веществом мишени

oLy - вероятность попасть в телесный угол канала после многократного кулоновского рассеяния в мишениi

- вероятность пройти через канал пучку размытому по импульсам в результате ионизационных помех в мишени;

(t - вероятность того, что наведенная на мишень частица пройдет по всей ее длине.

-J± (Ре) Очевидно, что oL е L, где

(Fe) 16,1 см.

Для оценки (2 можно принять, что после прохождения через всю длину L мишени две трети частиц летит равномерно внутри корпуса с угловым раствором 0, равным среднеквадратичному углу многократного рассеяния,

R 23 { L

Р IT F FP V рад

где 1-.„„А(Ге) 1,8 см, а Вс-скорость 2Q

ЛА

РОАЛ частицы.

Тогда

s

э

30 где Д - телесный угол канала.

« оценки величины d, были рас-

считаны потери энергии и их флуктуации для импульсов в диапазоне 0,5- 4 кэв/с. Было показано, что возникающий разброс частиц по импульсам не превышает i-1,5% и уменьшается с ростом импульса. Так как для типичного универсального канала диапазон пропускаемых импульсов не менее

Я,5%, то для оценок можно считать, что 1. Корректно оценить eL весьма сложно. Если частицы попадают на входную торцовую поверхность магнитной мишени достаточно далеко от края

или равномерно, распределены по этой поверхности, и если ширина X и высота Y рабочей области магнитной мишени сделаны достаточно большими X яг Y 8:L, то, как показали рас-

четы методом Монте-Карло с привлечением распределения Мольера, с вероятностью более 0,5 частицы проходят через всю длину мишени. Однако при наведении пучка на мишень частицы попадают именно очень близко к внутреннему краю мишени. Если считать, что поверхность мишени не имеет шероховатостей, что мишень ориентирована в плане строго параллельно огибающей

пучка ускорителя, то методом Монте- Карло можно аналогично оценить тот путь частиц в мишени Л L, через который 70% частиц в результате рассеяния выйдут обратно из пространства ускорителя Затем можно оценить средний угол многократного рассеяния и связанное с ним увеличение фазового объема пучка ускорителя. Величина дЬ изменяется в пределах долей миллиметра, и части цы с импульсами Р 1,5 Гэв/с с большой вероятностью продолжают циркулировать в ускорителе и на последующих оборотах попадут в мишень уже достаточно далеко от края. Однако частицы с импульсами менее 1,5 Гэв/с рассеиваются в мишени так сильно, что частично теряются на стенках вакуумной камеры ускорителя, а частично попадают не на рабочую область торцовой поверхности магнитной мишени. На фиг.4 кривая 1 показывает резуль- тирукнцую оценку зависимости от импульса максимальной доли частиц i, выводимой в канал с углом вывода f 3,5° и телесным углом .2-10 страд магнитной мишенью из железа с индукцией В 20 кГс. Кривая 2 на фиг.4 показывает долю протонов, которую можно вывести в тот же канал при помощи обычной наиболее эффективной фольговой мишени из бериллия на квазиупругом пике. На фиг.4 видно,что при импульсах более 1,5 Гэв/с магнитная мишень должна выводить в канал значительно больше протонов-,чем обычная.

На протонном синхротроне п/я В-8315 была реализована магнитная мишень для вывода протонов с импульсом около 2 Гэв/с в магнитный канал с углом вывода 4 3,5 и телесным углом U 2 10 страд. Длина мишени L 18 см, наружный и внутренний диаметры железного цилиндра равны 22 и 14 мм, обмотка содержала 10 витков стоком по 5 А. Мишень была в плане изогнута на 3,5. В рабочем положении начало мишени было параллель

но орбите ускорителя, а конец мише

.10

15

20

25

. 5 ,

30

35

40

45

50

ни параллелек направлению вывода. При испытаниях магнитной мишени предлагаемой конструкции из протонного синхротрона, где циркулировал пучок ,с импульсом 2 Гэв/с интенсивностью 7-10 р/цикл, в магнитный канал было выведено (1±0,1) 10 прот./цикл. Интенсивность пучка измерялась двумя независимыми методами: откалиб- рованным телескопом сцинтилляционных счетчиков регистрирующих частицы, летящих- от расположенного в пучке рассеивателя и при помощи измерения наведенной радиоактивности в углеро- досодержащей пластине. Полученная доля вывода «it 1, (фиг.4) находится в разумном согласии с грубой оценкой. Для сравнения, интенсивность протонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раз меньше (кривая 2 на фиг.4).

Магнитная мишень может оказаться полезной в комбинации с другими известными выводными устройствами. Ее можно использовать для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита.

Формула изобретения

1.Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя, содержащее внутреннюю мишень и механизм ее перемещения, отличающееся тем, что, с целью увеличения интенсивности пучка выведенных частиц, внутренняя мишень выполнена

из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно к этой плоскости.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что внутренняя мишень выполнена в виде замкнутого железного магнитопровода с подмаг- ничивающей обмоткой.

Фиг. г

0.5

oL

/

/

/

X

О

Фиг.э

бГэ6/с

Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии. Цель изобретения - увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутренней мишени (ВМ). Цель достигается тем, что в устройстве для вывода частиц из циклического ускорителя ВМ выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно этой плоскости. Устройство содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения в рабочее и ВМ, состоящую из замкнутого магнитного ярма - толстостенко;о стального цилиндра 3 и обмотки 4. Интенсивность прогонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой берил- лиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раз меньше. Магнитная ВМ может быть использована для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л

Редактор Т. Митейко

Составитель А. Нестерович

Техред:А.Кравчук Корректор А. Зимокосов

398/60

Тираж 802Подписное

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