Линейный ускоритель заряженных частиц Советский патент 1976 года по МПК H05H9/00 

(54) ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

1

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при проектировании и эксплуатации инжекторов электронных синхротронов..

Изобретение позволяет монохроматизирр- вать сгустки предназначенного-дпя инжекции в синхротрон высокоэнергетичного электронного пучка с нарастающей в течение импульса инжекции величиной средней энергии сгустков.

Известен линейный ускоритель с моно- хроматизацией сгустков в пучке электронов с нарастающей средней энергией сгустков, в котором импульсную тгоследовательность модулированных по энергии сгуст ков выводят из волноводной модулирующей секции и пропускают через магнитный дебанчер, после которого проводят через волноводную монохроматизнруюшую секцию.

Известное техническое решение содержит две дополнительные секции (модулирующую и монохроматизирующую) и оборудование, обеспечивающее разделение потока энергии высокочастотных колебаний па част, предназначеннрле для модуляшш спедней энергии

сгустков и для осуществления монохромати- зации сгустков, а также оборудование для взаимного фазирования модулирующего имонохромсткзируюше1О высокочастстЕЫХ: полей. Это усложняет настройку и эксплуатацию ускорителя.

Предлагаемое техническое решение направлено на упрощение ускорителя с по« с ледова тельным осуществлением операций модуляции и монохроматизации.

Поставленная цель достигнута путем -повторного пропускания пучка через модулирующую секцию. Сущность изобретения заключается в том, что модулирующая секция заключена между двумя чопперамн для отвода пучка на трассу рециркуляции и для приема пуска с трассы рециркуляции, на которой расположены поворотные магниты и магнитный дебанчер.

При этом чогтер и соответствующий ему поворотный магнит выполнены с возможностью параплега ного синхронного перемещения. На фиг. 1-9 иззб1)0)ке один из вариантов осуществлегтя {побрстогшя, На фиг. 1 схематично показаны: основно ускоряющий тракт 1, чоппер 2, волноводная секция 3, чоппер 4, поворотный магнит 5, магнитньгй дебанчер- 6, поворотный магнит 7, стрелкой 8 показано направление сигосройного перемещения элементов 4 и 5; на (}яг. 2 - положение сгустков, проходящих от основного ускоряющего тракта 1 к секции 3.- относительно отклоняющего поля в чоппере 2; на фиг. 3 - положение сгустков при первом прохождении через секцию относительно модулирующего поля; на фиг.- 4 положение модулированных по энергии сгустков относительно отклоняющего поля в чоппере 4; на фиг. 5 - последовательI ность сгустков с-частотой f.. на входе в поворотный магнит 5; на фиг. 6 - сжата последовательность растянутых сгустков на выходе из поворотного магнита 7; на 4шг. 7 положение растянутых сгустков, проходящих от магнита 7 к секции 3 относительно отклоняющего поля в чоппере 2; На 4иг. 8 - положение растянутых модулированных по энергии сгустков относительно монохроматизирующего поля при втором .„ прохождении через секцию 3; на (}яг. 9 после док ательно сто модулированных по сре ней энергии монохроматизировапных сгуст ков после второго прохождения секции 3. Основной ускоряющий тракт 1 работает на частоте / , и на его выходе пучок электронов сгруппирован: - в сгустки, следующие также с частотой А, Чоппер 2 возбужден на частоте / и о фаз1фован относительно тракта 1 так, что сгустки проходят чоппер в спадающем во вре ;мени поле в момент, когда отклоняющее по- ле в нем равно нулю, как показано на фиг. 2 Секция 3 возбуждена (га частоте f / п )Кро1Ч11Л OTiOCHjeJib)ic чоплсрл 2 так, что r.TyivTH:, глрд5Ю1|;ко с- часкпсй /. , ока ц зываются на передних склонах бегущих волн, как показано на фиг. 3. При этом происходит наращпбание (модуляция) средней энергии от тустка к сгустку. Чоппер 4 возбуждек на частоте i и сфаЧ ,зиро1шн относит льно секции 3 так, что cryo :тки, следующие с частотой f , оказываются IB растущем во времени отклоняющем поле чошюра ,4 в фазах, как показано на фиг. 4 При этом происходит отклонение сгустков г оаданнгА Итрпплсмиш. так как сгусткам с 6a.4buii-if эперглом окпзывйется сопоставленной пмплитудп отклоняющего поля, Импульсная последовательность модулированных со средней энергии сгустков, следующих с частотой как показано на фиг. 5, поступает к поворотному магниту 5, соверщает ахроматический поворот и входит в магнитный дебанчер 6. В магнитном дебанчере 6 частицы в каждом сгустке перестраивают так, что электронь с большей энергией оказываются впереди относительно электронов с меньшей энергией. Импульсная последовательность сгустков в целом, по выходе из магнитного дебанчера, благодаря нарастанию средней энергии от сгустка -к сгустку, оказываетСи укороченнвй по отношению к исхгздной протяженности, причем частота следования сгустков оказывае1 ся близкой к / i а после совершения ахроматического поворота в магните 7-- равной f , как показано на фиг. 6. При этом сгустки оказываются растянутыми и поступают к чопперу 2. В чоппере 2 сгустки оказываются в спа. дающем во времени отклоняющем поле в фа- зах, как показано на фиг. 7. При этом более энергичным сгусткам оказывается сопоставленной больщая амплитуда отклоняющего поля. В пределах каждого растянутого сгустка более энергичным частицам также оказывается сопоставленной большая амплитуда .. поля. В результате происходит отклонение всех частиц в заданном направлении ко входу в секцию 3. - -. , .. I . -Поскольку ВЧ-колебания в 2 уже были сфазированы ранее относительно тракте 1, фазкровка сгустков откосптельно поля в чоппере 2, согласно фиг. 7, производится за счет изменения протяженности трассы рециркуляции. Для этого синхронно перемещают в направлениях, указанных стрелкам., 8, элементы 4fi5, причем чоппер 4 при перемещениях подстраивают по фазе относительно секцги 3. В итоге сгустки окпзыпа ются в сладаюшем во Ефемепи oтк IoняюL e ;f поле чошгера 2, подбор нм.-ряже-гаюстн псля обеспечивает нужный угол отклонения. Рас-; тянутые сгустки, в которых средняя энергия нарастает от сгустка к сгустку, поступают на вход секции 3. Положение сгустков относительно поля показано на фиг, 8. Оно также обеспечивается за счет.изменения протяжеЕ ности трассы рециркуляции одновременно с фазировкой сгустков относительно чоппера 2, поскольку ранее чоппер 2 и секция 3 уже были с(азированы между собо Так как сгустки следуют друг за дрзггом с частотой f , то все они оказываются в одинаковых фао;1х откоситель ю поля в секции 3. При помещении центров сгустков Б ноль воля на передвих скаоыах бегущих вопи происходит мовсщ о1 атвзв1ша каждого сгустка относительно уровня средней энер гии сгустка. Таким образом, на выходе секция 3 появлается импульс&ая последов атепьвость--модулированных по средней энергии сгустков в которой осуществлена монохроматйаа1ШЯ сгустков, как показано на фиг. Q. Эта последовательность сгустков может быть инжект ировава в растущее со временем управл5пощеэ магнитное поле синхротрона. Формула изобрет ений Линейный ускоритель заряженных частиц, содер ащий основной ускоряющий тракт, систему ВЧ-питания, модулирующую ВЧсев:1|ию и магнитный дебанчер, о т л и ч аю ta и и с я тем, что, с целью упрощения системы ВЧ-питанйй, магнитный дебанчер расположен параллельно ВЧ-секции, а на i входе и выходе ВЧ-секции расположены два ;чоппера и поворотные системы, например ;в виде секторных-магнитов, образующие вместе с ВЧ-секцией и дебанчер ом кольце|вЫ4 тракт и обеспечивающие возможность : неоднократного прохождения ускоренных частиц через ВЧ-секцию.