Способ измерения равновесной фазы в фазотроне в момент захвата частиц в ускорение Советский патент 1990 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при исследовании режимов работы и наладке циклических ускорителей резонансного типа.

Целью изобгетения является повышение точности измерений путем определения равновесной фазы че,еэ параметры, измеряемые с высокой степенью точности.

Изобретение поясняется чертегом, на котором приведен фазовый контур, соответствующий сепаратриссе.

Согласно данному способу,определение равновесной фазы основано на закономерности движения частиц по сепаратрисе, которая ограничивает область

фазовой устойчивости и дяптсп уравнением

(-,1

, I/Z

E.eV

) ЛЕ (с + sin if

СП СО J

- срсог, (f )

1/t

CD

где К - Тч-оэффици нт автогЬатировки, eV - набор чсргии за оборот, К s - энергия покоя ускоряемой

Ч1ГТЧЦЫ,

l/s рачьовссняя фаза, ЙЕ - оболгп1,ает отклонение чнер- гин частицы от равновесного значе- h-r. , с ггг, (.,5 - if3cos -fs, а Ч флзу частря;ь( по отношению к ускоряющему напряжению. Внутренняя область

сепаратрисы является областью устойчивых фазовых колебаний.

Нетрудно видеть из (1), что максимального отклонения от равнсвесной энергии достигает частица, движущаяся по границе области фазовой устойчивости и проходящая через точку ср ср . Это отклонение равно

ЛР . ) f SVEsisin - cos4 Ј) ЙЕс . I 2 iiKJ

(2)

Для той же частицы, но в точке ц О отклонение,

Г eVE 4. сов 1 « ЛЕ-,

(3)

ДЕс

Отклонение энергии частицы от равновесного значения связано с отклонением частоты ее обращения от частоты ускоряющего напряжения следующим о- отношением

25

ЛГ - К йЪ.

Особенность захвата частиц в фазотроне состоит в том, что захват с отрицательными фазами ограничен верти- каль ным движением (отсутствие вертикальной фокусировки для отрицательных фаз) и с положительными - набором энергии, не достаточным для огибания ионного источника на пергом обороте. Таким образом, в ускорение захватываются фазы в узком фазовом интервл- ле (-5)-(+9)°, лежащем около 0°. КоК было указано выше, максимальное отклонение энергии этих частиц (и соот- ветственно частоты обращения) от равновесных значений н V2 раз мейьсте, чем в максимуме сепаратрисы и равны

соответственно ЛЕ 0 и

С другой стороны величина ДЕ0 может быть определена через время захвата , Действительно, и течение времени захвата сепаратриса сдвигается по энергии на нелп-шпу 2 ДЕ0, которую можно выразить через число оборотов частиц N и набор энергии как

2ДЕ0 N . eVcoRLfg.

Величина N равна времени захвата С, деленному на период обращения Т - 1/f, т.е. N Т f.

Таким о Р«р аз ом

1бК0 feVcostfs. (5)

Сравнивая (3), (/О и (5), получим следующее урпвнение для определения значения равновесной фазы через измеренные значения времени захвата С и полосы частот захвата jf0

sin /s - Lf5 COP c/5

- -7-- (,

tJFcos Мс

(6).

15

™

25

30

35

40

Л 5

50

5

Дпч определения входящего в (б) времени захвата сдвигают во времени импульс подхига ионного источника, изменяя таким образом от нуля до максимум,-), и т ятем снова до нуля ток ускоренного ттучкя. Характерная зависи- мос т гока от времени сдвига имеет вид трапеции с одинаковым передним и задним фронтом, тнтельностъ которого равна Г . Далее определяют полосу частот захвата (дГ), измеряя им- пульст ым частотомером значение асто- ть ускоряющего напряжения на концах временного интервала, соответствующего премгмш пхрата, и пп измеренным значеиичг С и и f находят значение рачн. чесной фачн ( по урявнению f).

lloBM HHe точности определения .лмч| 1ПНСП фаты в данном способе сПус понп чю тем, что непосредствен- н иш 1))яемые вепичины С и дГ могут Пыjь измерешп с высокой степенью точности и ттпа/:аст необходимость в непосредственном изг еррннн набора %чергн ч а оборот г, коэффициента лртпфа- прог-.чи,

i ) о р м у ч а изобретения

rinocnfi n it rjrp-Hiin равновесной фазы а фазотроне n м(мент захвата частиц п ускорение, вхлнпаюший гинхронизи- ронанньг 1 с ч -чс готной программой фа- тпгрппа поцжиг рлзряда Б ионном источнике, л тякже измерение частоты усьпрямг гг-1 напрчкення и параметров ускоряемо, путк :, о т л и ч а ю - щ .1 и г л ГРМ, что, с целмо повыше- .г: i ЮЧ1ТОСТН гтг ррений, от цикла к цмк- Х vcKopi.-ini по-педовательно сдвигает момг.-нт иоджига разряда в ионном источи ; о относительно частот- ной пр грдм-чi, измеряют зависимость т( уг.коряг-.м пучка от времени ..пита и . ч1 репной зависимости

-

определяют время захвата как длитель-, sini/,.- i/-cos i/ -I d fcos i/ мость пепелнего или залнего Фоонтов s ч Ts

где (fs - равновесная фаза,рад,

ность переднего или заднего фронтов ,измерэнной зависимости и изменение Частоты ускоряющего напряжения в те-, чение времени захвата, после чего определяют р-авновеснуто фазу из следующего условия:

t - время апхвата,с; Af - измег ение частоты ускоряю щего ..апряжения в течение времени захвата, Гц.

-

-I ч

t - время апхвата,с; Af - измег ение частоты ускоряющего ..апряжения в течение времени захвата, Гц.

Изобретение относится к1 ускорительной технике и может быть использовано при исследовании режимов работы и наладке циклических ускорителей резонансного типа. Целью изобретения является попмгаение точности изменений путем определения равновесной ф.г- зь1 через параметры, измеряемые с вы-- сокой степенью точности. Для зтого от цикла к циклу ускорения последовательно сдвигают момент поджига разряда в ионном источнике относительно частотной программы фазотрона, в соответствии с которой частота ускоряющего поля монотонно убывает РО времени п каждом i: т циклов. При изменении сдвиги момента поджига ток ускоренного пучка нарастает, выходит на плато и затем убывлг т„ Но длительности фронта нарастсшпп или спада тока, :, также по разности чагтог ускоряют -- го поля п нлч мо и в концр зтого нременного интерп,т пнредоляют расчетным путем СИНХРОННУЮ фазу. 1 ип. 8Й (Л С