ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ Советский патент 1971 года по МПК H05H9/00 

Изобретение относится к ускорительной технике.

В известном линейном ускорителе, содержащем группирователь частиц по фазам и ускоряющую структуру, недостаточна группировка частиц при увеличении тока пучка.

Предлагаемый ускоритель позволяет увеличить эффективность группирования частиц при увеличении тока пучка.

На чертеже изображен двухзазорный группирователь с ускоряющей структурой линейного ускорителя.

Участок / представляет собой двухзазорный группирователь с трубкой 2 дрейфа. Участок 3 является ускоряющей структурой ускорителя. Первая полутрубка 4 с квадрупольной линзой ускоряющей системы расположена за трубкой дрейфа. Группирователь и ускоряющая система размещены в одном резонаторе 5.

Синхронная частица проходит электрический центр первого зазора группирователя при

фазе ф1,1 -. Отсчетфазы производится от

момента времени, когда поле в электрическом центре зазора имеет амплитудное значение. Синхронная частица не получает в первом зазоре дополнительного прироста и продолжает перемещаться вдоль оси группирователя с относительной скоростью р5,о, определяемой

энергией форинжектора. Двухзазорная система группирователя рассчитана таким образом, что синхронная частица проходит электрический центр второго зазора при фазе ВЧ-поля

г

ф8,2 ±-, пройдя путь от электрического

тра первого зазора до электрического центра

второго зазора, равный L -PS,O-., где k -

длина ускоряющей волны группирователя (и соответственно линейного ускорителя ионов).

Таким образом, и во втором зазоре группирователя синхронная частица не получает дополнительного прироста энергии.

Несинхронная частица, проходящая электрический центр первого зазора, например,

при фазе ф1 получает в первом

зазоре дополнительный положительный прирост энергии, равный

, е 1 3 С05ф|,

где LI - длина нервого периода группирователя;Ui - амплитудное значение напряжения электрического поля на первом зазоре группирователя. Поскольку , то рассматриваемая час- 5 тица попадает в электрический центр второго зазора группирователя при фазе ф2 --ЬДФ2, причем 1Дф2| 1Аф11.10 Таким образом, эта частица so втором зазоре группирователя получает дополнительный теперь уже отрицательный прирост энергии ( поскольку (), равный V2 у А11/2 е 2С2СОЗф2 ). Для определенной оптимальной фазы ф1 можно выбрать параметры группирователя 20 (LI, Lj, GI, GZ) так, чтобы |AW,j AW2l. При этом, поскольку , то должно быть 25 выполнено условие f/2G2 t/,Gi. Аналогичные рассуждения можно привести зо для других частиц, поступающих на вход первого зазора груннирователя с другими фазами. Таким образом, первый зазор группирователя, задавая несинхронной частице большой 35 дополнительный прирост энергии (положительный или отрицательный) стягивает ее фазу к синхронной фазе во втором зазоре грунпирователя, второй же зазор производит определенное выравнивание энергии всех 40 сгруннированных частиц, оставляя их фазу неизменной. Пространство свободного дрейфа сгруппированных частиц после двухзазорного группирователя определяется расстоянием между 45 электрическим центром второго зазора грунпирователя и электрическим центром первого ускоряющего зазора структуры линейного ускорителя, которое в рассматриваемой схеме сведено к минимуму.50 Расстояние между электрическим центром второго зазора группирователя и первым ускоряющим зазором %.о А, где kz принимает значения 0,5; 5; 2,5 и т. д., а фз - значение синхронной фазы ускорителя. Предмет изобретения 1.Линейный ускоритель ионов, содержащий группирователь частиц по фазам, выполненный в виде цилиндрического резонатора с двумя зазорами, разделенными трубкой дрейфа, и ускоряющую структуру, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности группирования нри увеличении тока пучка, расстояние между электрическим центром первого зазора грунпирователя и электрическим центром второго зазора грунпирователя онределяют формулой ,o-., где ki принимает значения 0,5; 1,5; 2,5 и т. д., PS,O - относительная скорость синхронной частицы, поступающей на вход групнирователя из форинжектора, К - длина волны возбуждения цилиндрического резонатора группирователя, равная длине волны возбуждения резонатора линейного ускорителя ионов. 2.Ускоритель но п. I, отличающийся тем, что группирователь с трубкой дрейфа выполнен в начальной части резонатора линейного ускорителя как единое целое с ускоряющей структурой так, что ускорение синхронной частицы начинается с третьего зазора единой структуры. 3.Ускоритель по п. 2, отличающийся тем, что расстояние между электрическим центром второго зазора группирователя и электрическим центром первого ускоряющего промежутка определяется формулой /-U.+ В.,0 ., где 2 принимает значения 0,5; 1,5; 2,5 и т. д., фе - значение синхронной фазы линейного ускорителя, ps,o-относительная скорость синхронной частицы на выходе форинжектора, К - длина волны возбуждения резонатора.