Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне Советский патент 1988 года по МПК H05H7/00 H05H11/00 

4

О5

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использова- но,например,для повышения эффективности вывода частиц из ускорителя,улучшения качества растянутого пучка и т.д.

Цель изобретения - определение максимальных амплитуд свободных радиальных колебаний в фазотроне.

Данный способ определения ампли- туд свободных колебаний в фазотроне основан на использовании связи между приращением радиуса ускоряемого пучка и соответству:ощим ему изменением частоты обращения (или частоты ускоряющего напряжения) и f.

Связь между изменениями частоты обращения и радиуса частицы при ее ускорении определяется соотношением

dr . С J- df 1 dt 2W dt K(n+l)Rf

Способ растяжки пучка состоит в предварительном накоплении ускоренных частиц на промежуточной орбите радиуса R за счет выключения амплитуды ускоряющего напряжения на дуан- те до достижения пучком максимальной энергии и последующем медленном их. доускорении с помощью отдельной ускоряющей системы С-электрода.

При этом частота ускоряющего напряжения- на С-электроде изменяется в 20-100 раз (обратно пропорционально упомянутому вьш)е коэффициенту заполнения в фазотроне) медленнее, чем у основной (дуантной) программы.

Требующийся для растяжки пучка частотный диапазон определяется двумя составляющими

Д Kdf,,, -t-df

Р

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для повышения эффективности вьшода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка СП. Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне заключается в следующем. Предварительно накапливают П ускоренных частиц на промежуточной орбите, затем сбрасывают П на внутреннюю мишень и определяют минимально необходимую полосу частот If, С-электрода системы растяжки ( СР . С помощью той же СР накопленный П доводят до зоны действия системы вьшсда и выводят из камеры, определяя при этом минимально необходимую полосу частот и f . Экспериментально определяют коэффициент пропорциональности X. между приращением радиуса и изменением частоты ускоряющего напряжения, а значение максимальной амплитуды А свободных колебаний определяют из выражения А 3C( f, )/К-1, где К - расчетное значение коэффициента компрессии П. Способ позволяет определить максимальные амплитуды свободных радиальных колебаний в фазотроне. С « (Л

где R - радиус пучка; п и К - показатель роста магнитного поля и параметр автофазировки на этом радиусе; f и --Т- - частота ускоряющего dc

поля и ее производная по времени в момент прохождения пучком радиуса R; С 3.10 м/с.

Как видно из (1) при небольших приращениях радиуса 4 Г линейно связано с d f. Поэтому, если бы удалось измерить величину Af, необходимую для перемещения пучка по радиусу на величину, равную fnoKa неизвестной J амплитуде радиальных колебаний, это было бы равносильно измерению самой амплитуды. Процесс растяжки пучка с помощью С-электрода системы растяжки представляет такую возможность .

Временная микроструктура пучка в фазотроне связана с импульсным характером работы этого ускорителя и характеризуется обычно коэффициентом заполнения, определяемым как отношение длительности импульса ускоренных частиц (сброшенных на внутреннюю мищень или вьшеденньгх из камеры) к периоду следования этих импульсов. У действующих ускорителей этот коэффициент обычно равен 0,01-0,05.

Для многих физических экспериментов желательно иметь пучки ускоренных частиц с возможно более высоким коэффициентом заполнения ( растянутый во времени пучок).

0

Первая составляющая лf пропорциональна максимальной амплитуде

5 свободных (бетатронных) колебаний А, вторая зависит от радиального размера сепаратрисы С-электрода. Коэффициент К зависит от того, как используется растянутый пучок. Если

0 он сбрасьшается на внутреннюю мишень, то . Если же растянутый пучок вьшодится с помощью регенеративной системы вьшода (как это делается на всех существующих фазотронах) то К л 1 из-за эффекта компрессии пучка при выводе.

Величина же Af. определяется энергетической шириной накопленного пучка и не зависит от режима (внутQ ренний или выведенный пучок).

Поэтому, определяя экспериментально полосу частот, необходимую для растяжки вьгееденного пучка d-f, К 4 f + а f , и полосу частот, не5 обходимую для растяжки пучка на внутреннюю мишень &f fj,, + Л f (, найдем 4f ( Af)/(l-K).

Генератор напряжения на С-электроде обычно представляет собой широкополосный высокочастотный усилитель с задающим генератором, частотная программа которого может легко регулироваться (такая регулировка необходима, чтобы получить близкое к равномерному распределению тока во времени в растянутом пучке).

Зная величины Л f, и df j величину максимальной амплитуды свободных

колебаний можно расчитать по формуле

. К-1

где ЭС - коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально, м/Гц. Это позволяет обеспечить максимальный коэффициент заполнения при минимальной диапазоне частот С-электрода, что необходимо для наших целей. Таким образом, для экспериментального определения а f и dfj не требуется новых устройств; нужно только, чтобы полоса частот генератора С-электрода бьша достаточна как для растяжки пучка на внутреннюю мишень, так и выведенного пучка, л f как следует из (I) прямо про порциональна максимальной амплитуде свободных радиальных колебаний. Коэффициент пропорциональности может быть определен экспериментально с помощью следующей процедуры: определяются частоты fj и f ускоряющего напряжения основного дуанта, при которых пучок приходит, соответствен но, на радиусы R. и R, и находит

ся коэффициент пропорциональности ЭС- (R,- Rj)/( fj).

Составитель Е.Громов Редактор А.Долинич Техред И.Верес

Заказ 1891/57

Тираж 832

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

392646

Ф о р м y h а

изобретения

Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне, отличающийся тем, что предварительно накопленный пучок вначале сбрасывают на внутреннюю мишень с помощью системы растяжки и определяют при этом минимально необходимую полосу частот А fy Гц С-элёктрода системы растяжки, а затем с помощью той же системы растяжки накопленный пучок доводят до зоны действия системы вывода и выводят из камеры, также определяя при этом минимально необходимую полосу частот Afj , Гц, С-электрода системы растяжки, экспериментально определяют коэффициент пропорциональности между приращением радиуса и изменением частоты ускоряющего напряжения ЗСм/Гц, а значение максимальной амплитуды свободных колебаний определяют согласно выражению

V

Afi- Л .

20

30

где К - расчетное значение коэффициента компрессии пучка.

Корректор В. Бутяга

Подписное