Способ вывода электронно-ионных колец из адгезатора коллективного ускорителя и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллектиному методу ускорения ионов электрон кольдами, и может быть использовано для широкого диапазона режимо вывода электронно-ионных колец с компенсацией радиального дрейфа кольца.

Целью изобретения является- умень- шение потерь ускоряемых ионов путем уменьшения радиального дрейфа кольца при выводе.

При выводе кольца осуществляют смещение вдоль оси ускорителя магнитной потенциальной ямы, удерживающей электронное кольцо, с одновременным уменьшением до нуля потенциального барьера основного ведущего магнитног поля одновременно с началом смещения кольца возбуждают дополнительное поле с существенно отличной от нуля первой азимутальной гармоникой.

В устройстве для осуществления способа цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем камеру ускорителя, создающие магнитную потенциальную яму пары токовьк катушек и ускоряющий соленоид, в области вьшода кольца перед ускоряющим соленоидом установлены пары токовых витков одинакового радиуса, эксцентрично расположенных относительно оси системы, имеющих равные значения и взаимно противоположные направления эксцентриситетов центров относительно оси ускорителя.

Величину и азимутальную ориентацию первой азимутальной гармоники поля дополнительных витков (дополнителного поля) выбирают таким образом, что компенсируют первую гармонику азимутальной неоднородности основного ведущего магнитного поля в окрестности точки вывода и тем самым устраняют причину возникновения радиального дрейфа. При отсутствии значительной величины нулевой гармоники дсаюлнительного поля на радиусе кольца не происходит изменений в аксиальном распред елении основного ведущего магнитного поля, следовательно, не изменяется режим вывода кольца, т.е. не изменяется положение точки и момент снятия потенциальной ямы.

Способ заключается в следунщем.

Формирование электронно-ионных колец в адгезаторе коллективного ускорителя завершается сжатием в

10

15

20

25

30

35

40

5

0

5

нарастающем магнитном поле пары катушек, согласно и последовательно подсоединенных к генератору. Для вывода кольца шунтируют одну из катушек сжатия, где ток начинает падать, в то время как ток в незашунтированной катуштсе нарастает. При этом потенциальная яма, увлекая кольцо, смещается в направлении шунтируемой катушки. Потенциальный барьер со стороны шунтируемой катушки уменьшается, обращаясь в нуль в точке вьшода. .Одновременно с моментом шунтирования включается- нарастакщее во времени ускоряющее градиентное магнитное поле, достигающее максимального значения одновременно с обращением в нуль потенциального барьера магнитной ямы. Одновременно с- началом смещения электронно-ионного кольца в дополнительных витках включают нарастающий ток. Закон изменения тока и момент его включения выбирают так, что ток в витках достигает макси 1ального значения в момент обращения -в нуль потенциального барьера.

i

Направление тока в витках и геометрию витков выбирают так, что поле этого тока на радиусе кольца имеет отличной от нуля только первую азимутальную гармонику. Изменяя значение и азимутальную ориентацию первой азимутальной гармоники дополнительного магнитного поля, компенсируют первую гармонику азимутальной неоднородности основного ведущего магнитного поля на радиусе кольца в точке вьшода.

В процессе вьшода могут происходить отклонения центра кольца от оси ускорителя из-за различного.характера зависимостей первых гармоник основного и дополнительного полей. Однако соответствуищим выбором амплитуды тока в витках величина результирующего дрейфа кольца уменьшается до незначительной. Радиальный дрейф, возникакщий при изменении режима вывода (например, в случае необходимо сти получения колец меньшего радиуса увеличивают величину поля в катушках сжатия и градиентное поле, что приводит к нарушению компенсации первой гармоники основного поля первой гармоникой дополнительного поля), компенсируют также изменением а тлитуды тока в дополнительных витках.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - два варианта конструкции- дополнительных витков, создающих дополнительное поле по предлагаемому способу/(средства для изменения положения витков и их источники питания не показаны).

Устройство содержит вакуумную камеру 1, токовые катушки 2 и 3, электронно-ионное кольцо А, соленоид 5 и дополнительные витки 6,

Для возбуждения дополнительного поля в пространстве между вьтодным

относительно магнитной оси системы с равными и симметрично противоположно направленными эксцентриситетами.

Устройство работает следующим образом.

Для осуществления вьгоода электронно-ионного кольца 4 из камеры 1 в конце цикла сжатия шунтируют катушку 3, где ток начинает падать, в то время как ток в катушке 2 нар астает. Приблизительно одновременно с моментом шунтирования включают нарастающее

1, Способ вьшода электронно-ионных колец из адгезатора коллективно- г6 ускорителя, включающий сметцение вдоль оси ускорения магнитной потенциальной я.мы, удерживающей электронно- ионное кольцо, с одновременным умень- йением до нуля потенциального барьера основного ведущего магнитного поля в направлении ускорения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь ускоряемых ионов путем уменьшения радиаль.ного дрейфа . кольца при вьшоде, одновременно с началом смещения магнитной потенциальной ямы возбуждают дополнительное магнитное поле с отличной от нуля первой азимутальной гармоникой, амплитуда которой равна, а знак противоположен амплитуде и знаку первой гармоники азимутальной неоднородности основного ведущего магнитного поля. V 2. Устройстводля вывода электронно- ионных колец из адгезатора коллективного ускорителя, содержащее камеру ускорителя, пару токовых катушек для создания магнитной потенциальной ямы и ускоряющий соленоид, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь ускоряемых ионов путем уменьшения ради ьного дрейфа кольца при вьшоде, в области вывода кольца ускоряющим соленоидом установлены пары токовых витков одинакового радиуса, эксцентрично расположенные относительно оси устройства, имеющие равные «значения и взаимно противоположные направления эксцентриситетов центров относительно оси ускорителя, снабженные средствами для изменения их положения. . . . SS (Л с |« 1 СчЭ SD О ф

патрубком вакуумной камеры 1 и катуш- 15 во времени ускоряющее градиентное

кой 3 располагают дополнительные витки 6, подсоединяемые к отдельному ге- нератору (не показан).

Дополнительные витки в зависимости от конкретных особенностей известного 2о сация первой азимутальной гармоники устройства могут быть выполнены в, основного поля достигается выбором

магнитное поле. Одновременно с нача лом смещения электронно-ионного кол ца в дополнительных витках вклк)чают нарастакщий во времени ток. Компенодном из двух вариантов: с равной нулю нулевой гармоникой поля (фиг.2) и с отличной от нуля, но незначительной по сравнению с ведущим магнитным полем, нулевой гармоникой (фиг. 3), Радиус витков выбирается из условия R аитка R Ограничен внутренним радиусом катушки 3.

Пары витков выполняют одинаковой кон-

фигурации и располагают эксцентрично

7

сация первой азимутальной гармоники основного поля достигается выбором

магнитное поле. Одновременно с началом смещения электронно-ионного кольца в дополнительных витках вклк)чают нарастакщий во времени ток. Компенвеличины тока в витках и азимутальной ориентации эксцентриситета пары витков. Величина тока в витках изменяется при изменении напряжения на питаю- щемг генераторе. Изменение азимутальной ориентации эксцентриситета допол- нительных витков производится враще- о, нием пары витков, намотанных на общем каркасе, вокруг продольной оси магнитной системы. I

Фг/й/

Заказ 4441/57

Тираж 832

ВНИИПИ Государственнд го комитета СССР

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

fPuz.2

Подписное