Сепаратор заряженных частиц Советский патент 1977 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится К ускорительной технике и может быть использовано в линейных ускорителях, гв которых производится переход от ускорения на одной частоте к ускорению на другой, более высокой частоте, например в ускорителях типа мезонных фабрик или интенсивных нейтронных генераторов. В линейных ускорителях ионов с высокой энергией и большим средним током ускорен«ых частиц типа мезонных фабрик или интенсивных нейтронных генераторов ускорение частиц ириходится вести сначала на частоте 200-270 Жгц (до энергии порядка 100 Мэв), а затем иереходить на кратную частоту 300- 1000 Мгц (до выходной э.нергии 600- 1000 Мэв). При таком переходе фазовая протяженность сгустков из-за «XIBOCTOB бывает больше, чем сепаратриса последующей коротковолновой части ускорителя, и частицы, оказавшиеся за пределами сепаратрисы, высаживаются на стенках ускорителя, создавая высокие уровни наведенной радиоактивности. Потери частиц имеют место также и при расфазирований длинноволновой и -коротковолновой частей ускорителя, когда фазовый портрет сгустка смещается относительно сепаратрисы коротковолновой части ускорителя. Чтобы устранить «хвосты в сгустках пучка на стыке длинноволновой (ДВ) и коротковолновой (KB) частей ускорителя, необходиМО применять специальные сепараторы частиц. Известен сепаратор для очистки сгустков зарялченных частиц, содержащий разделительный магнит, ВЧ резонансную систему, в которой возбуждены колебания с продольным электрическим полем на частоте следования сгустков или кратной ей, и ловушку (поглотитель) нерабочих частиц. Этот сепаратор обычно применяют при «изких уровнях (порядка 1 Мэв энергии частиц, так как при более высоких энергиях его разрешающая способность оказывается недостаточной. Поэтому сепари,ровать сгустки на стыке между ДВ КВ-частямн ускорителя тина мезонной фабрики, где энергия частиц составляет 100 Мэв, с помощью известного сепаратора не удается. Цель изобретения - повысить разрешающую способность сепаратора и таким образом улучшить качество очисг-ки сгустков от нерабочих частиц. Цель достигается тем, что резонансная система предлагаемого сепаратора выполнена в виде многозазорного резонатора, в котором расстояние между зазорами 1 выбрано кратным р,-/.: ,-/., где К - длина волны; pi - относительная скорость в f-м зазоре, с таким расчетом, чтобы сгустк-и рабочих частиц двигались синхроЕно с ускоряюш,ей волиой. При этом синхронная фаза в резонаторе устанавливается равной или меньшей синхронной фазы коротковолновой части ускорителя. Так как в этОМ случае нерабочие частицы выпадают из синхроиизма и не приобретают энергию в резонаторе, то после прохождения разделительного магнита они отклоняются на значительно больший угол, чем рабочие частицы, и поглошаются ловушкой. На чертеже при ведепа структурная схема предлагаемого сепаратора, раз-меш,енного на стыке между ДВ и КВ-частями ускорителя, для случая, когда обе части ускорителя расположены на одной оси. Резонатор /, разделительный магнит 2, поворотные магниты 3 тл 4 и логлотитель 5 установлены между ДВ 6 и KB 7 секциями ускорителя. В многозазорном резонаторе / расстояние между зазорами составляет ti . В первом зазоре резонатора скорость PJ выбрана равной скорости частника выходе ДВ секции ускорителя, в,последнем зазоре она равна скорости частиц на входе КВ-секции ускорителя. Магнит 2 служит для разделения частй.ц по энергиям, а магниты 3 ti 4 - для возвращения частиц на ось ускорителя.. Поглотитель 5 служит для. поглощения нерабочих частиц. Сгустки частиц с энергией W из ДВ-секции 6 ускорителя попадают в резонатор } и движутся в нем. Так как расстояние между центрами зазоров выбрано в соответствии с законом синхронизма /, fepi, то рабочие частицы сгустка движутся вдоль резонатора синхронно, приобретая в нем энергию AW. Нерабочие частицы - «хвосты при длине резонатора, близкой к длине фазовых колебаний. вообще энергию не приобретают, значение их энергии близа о к исходной W. По выходе из резонатора 1 все частицы поступают в разделительный магнит 2. Основная группа частиц (рабочие частицы) с энергией W + проходит через магнит 2, а затем отклоняющими магнитами 3 л 4 направляется в КВ-секцию ускорителя для дальнейшего ускорения. Частицы же с энергией W отклоняются магнитом 2 в поглотитель 5. С целью упрощения конструкции в качестве разделительной ВЧ-секции можно использовать один или несколько nepiBbix резонаторов коротковолновой секции ускорителя. Формула изобретения Сепаратор зарял енных частиц, например, для очистки сгустков заряженных частиц на стыке длинноволновой и коротковолновой секций линейного ускорителя от частиц, выпавших из режима синхронного ускорения, содержащий разделительный магнит, поглотитель нерабочих частиц и многозазорную высокочастотную ускоряющую секцию, в которой на частоте следования сгустков или кратной ей возбуждены колебания с продольным электрическим полем, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества очистки ускоряемых сгустков от нерабочих частиц, длина высоковольтной секции больше периода фазовых колебаний, геометрические размеры структуры выбраны по длине секции из условия обеспечения режима автофазировки, причем первый ускоряющий период структуры соответствует скорости частиц на выходе из длинноволновой части ускорителя, а последний - скорости рабочих частиц на входе в коротковолновую часть ускорителя.

- L-L iL ... л Л I

..- :--з гч - - ---г-Ф- ;

f .-J..J