СПОСОБ УСКОРЕНИЯ МНОГОЗАРЯДНЫХ ИОНОВ Советский патент 1969 года по МПК H05H5/00 

Известны способы ускорения многозарядных ионов, основанные на многокаскадном ускорении до энергии 1 Мэв/нуклон.

Первый каскад - линейный ускоритель, ускоряющий ионы до 1,0 Мэв/нуклон. Затем ионы вводят в медианной плоскости в изохронный циклотрон, на соответствующем внутреннем радиусе которого осуществляется дополнительная ионизация, и ускоряют в циклотроне до конечного радиуса.

Пель предлагаемого изобретения - получение ускоренных ионов тяжелых элементов от криптона до урана с энергией 7-10 Мэв/нуклон, что превышает в 1,5-2 раза Кулоновский барьер на тяжелых ядрах, при сравнительно не.больших размерах основного ускорителя и низком .потенциале инжекторного ускорителя.

Ускорение до конечной энергии осуществляется в трех циклах (каскадах) с одной дополнительной ионизацией .между вторым и третьим циклами, причем первый цикл проходит в ускорителе-инжекторе, второй и третий - в одном и том же основном ускорителе. При этом сокращаются размеры основного ускорителя и понижается потенциал инжекторного ускорителя, в качестве которого может быть использован генератор КокрофтаУолтоня с потенциалом около 1,5 Мб.

В качестве основного ускорителя применен кольцевой циклотрон с жесткой фокусировкой, осуществляемой сп ральными секторами. Кольцевой секционированный магнит позволяет сравнительно просто производить внешнюю цнжекцию после первого цикла ускорения. В то же время в кольцевом циклотроне может б1з1ть создана жесткая фокусировка в течение всего процесса ускорения, т. е. относительные частоты свободных колебаний 0, в могут быть больше единицы. Применение жесткой фокусировки существенно повышает предельную интенсивность основного ускорителя, а значительно уменьшает потери

фазового объема после дополнительной ионизации между вторым и третьим циклами.

Применение ускорителей Кокрофта-Уолтона и циклотрона позволяет непосредственно использовать непрерывный режим ускорения.

Малое время ускорения, характерное для ускорителей циклотронного типа, позволяет ускорять ионы при рабочем вакууме (0,5-1,0) мм ng без значительных иотерь из-за изменения заряда ионов при взаимодействии

с остаточным газом в камере.

Процесс ускорения происходит следующим сбразо.м.

руются на внутренний радиус .кольцевого циклотрона с -помощью электростатического инфлектора и ускоряются до энергии 0,8- 1 Мэв1нуклон. На конечный радиус ускоренные ионы выводятся с ломощью регенератора и магнитного канала или электростатического дефлектора и после поворота в специальном секторном магните вновь вводятся в медианной плоскости циклотрона на радиус инжекции в точку, противоположную азимуту инфлектора. В этом месте расположена перезарядная мишень в виде тонкой металлической или графитовой фольги, после Прохождения которой ионы испытывают дополнительную ионизацию, ускоряются в циклотроне до конечной энергии 7-10 Мэв/нуклон и выводятся тем же выводным устройством, что и ионы, ускоренные во втором цикле. Так как заряд ионов, ускоренных во втором и третьем циклах, различается в несколько раз, то цосле выводного устройства или непосредственно в нем ионы промежуточной и конечной энергий легко разделяются и направляются соответственно в поворотный магнит и в экслериментальный павильон. Промежуточную энергию ионов (после второго цикла ускорения) подбирают таким обр.азом, чтобы отношение равновесного заряда после перезарядной мишени к начальному заряду равнялось целому числу.

При этом ионы ускоряются во втором и третьем циклах с помощью одной ускоряющей системы, благодаря чему обеспечивается непрерывный режим ускорения.

Переход от ускорения ионов одного элемента к ускорению ионов другого осуществляют небольшими изменениями уровня магнитного поля, частоты ускоряющей системы и потенциала инжектора.

Предмет изобретения

Способ ускорения многозарядных ионов тяжелых элементов, основанный на каскадном ускорении, отличающийся тем, что, с целью уменьшения размеров ускорителя при получении энергии выше Кулоновского барьера для элементов от криптона до урана, после предварительного ускорения ионов ускорителеминжектором и в цикличе.ском ускорителе с жесткой фо,кусир0|вкой, ионы выводят из ускорителя, затем поворачивают при помощи поворотного устройства и снова вводят в медианной плоскости циклического ускорителя в точку расположения перезарядной мишени, а получаемые многозарядные ионы ускоряют в том же ускорителе до конечной энергии в 7- 10 Мэв на нуклон.