Ускоритель Советский патент 1980 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике. Известны циклические ускорители, содержащие магнитиую и ускоряющую системы, а также средства для корректировки орбит. Для исправления медианной плоскости в известных устройствах используют шиммирование при помоши ферромагнитных шимм либо специальных токовых обмоток, создающих нужную компоненту магнитного поля. Однако область шиммирующего воздействия средств корректиров ки орбиты имеет большую протяженность, так как по конструктивным соображениям они располагаются на значительном расстоянии от средней плоскости. Цель изобретения - повышение точности корректировки орбиты ускоряемого пучка. Для этого в предлагаемом циклическом ускорителе используют компенсирующее воздействие вертикального электрического поля. Силы Боздсйстпия на ускоряемую частицу электрического и магнитного полей будут равны, еслиЕ -рсБ , где Е - амплитуда напряженности электрического поля, В амплитуда магнитного поля, |Ь- относительная скорость частицы и с - скорость света. В обычно применяемых магнитных полях 1,Тл возникающая из-за неточности изготонлония и сборки компонента Bf лежит в пределах 1-1О Гс. При скоростях частиц Р О,2 эквивалентное электрическое поле составит ЕТ. Ю (I-IO) к (0,6-6) , что с технической точки зрения вполне осуществимо. Отклонение медианной поверхности (поверхности, на которой располагается орбита ускоренного пучка) от средней плоскости зазора эквивалентно появлению в средней плоскости компоненты магнитного поля БГ- При этом уравнение движения прискмает вид: QJi. .Rcy t3Vf2 z. где Ч - азимут, Z. - отклонение частицы от средней плоскости, QZ. частота вертикальных колебаний, R - радиус 6. ,где Ъ. и Б-2. - радиальная и вертикальная составляющие магнитного поля. В обшем случае И) являетс5 функцией как радиуса, так и азимута, так что 6 может быть представлено п виде (5 -- 1сУ Исо5СиЧ- Чо :(2 где do и би - коэффициенты разложения б г в ряд Фурье. 1Решение уравнения (1) с право и часть уравнения (2) имеет вид (.)i (C05 co5( ,2. ..-, Z Второй член правой части уравнения fS представляет собой вынужденные колебания, возникающие из-за наличия искажения ОР . В обычных циклотронах величина , в этом случае наиболее сильное влияние, как видно из уравнения (3) оказывает постоянная (не зависящая от азимута) составляющая do . В жестко фокусирующих циклотронах Q2.1, и тогда наиболее сильное влияни оказывает первая гармоника магнитного поля d/f. На фиг. 1 изображена схема предлагаемо го циклического ускорителя; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1. Внутри камеры 1 расположены дуант 2, питающие электроды 3 и кабели 4; Электроды 3 имеют форму кольцевых секторов и расположены концентрично оси магнита. Для того чтобы локализовать воздействие на ускоряемый пучок частиц, электроды размещены параллельно средней геометрической плоскости зазора на расстоянии от нее порядка полуапертуры дуанта 2. Радиальная протяженность электрода выбрана равной шагу орбиты, чтобы аксиальное электрическое поле электрода оказывало воздействие на одну-две орбиты, проходящие над (прд) электродами. Каждый электрод в виде кольцевого сектора угловой протяженностью 9О питается от отдельного регулируемого источника пос тоянного напряжения, питающие кабели 4 уложены по плакировке камеры. Электростатический электрод создает вертикально направленное электрическое поле, которое содержит как среднюю составляющую, так и низшие гармоники Е поля, амплитуда гармоник ависит от азимутальной протяженности лектрода и величины напряжения, а фаа гармоник - от азимутального положения электрода. Фаза гармоники Е может быть сделанарегулируемой, если на одном и том же радиусе расположены на разных азимутах два кольцевых электрода, питае мых от отдельных источников. На фиг. 3 и 4 приведена схема питания электродов. На фиг. 3 каждая пара электродов 3 питается от регулируемого независимого источника 5питания. На фиг. 4 на фиксированном радиусе, кроме электростатических электродов 3, располагается датчик 6 положения пучка. Сигнал с датчика положения пучка поступает на дифференциальный усилитель 7 и регулирующий элемент 8, управляющий регулируемым источником 5 питания. В случае если искажение медианной поверхности высзвано первой гармоникой (У (имеет место перекос), для измерения отклонения необходимо использовать два индукционных датчика, располагаемых на одном и том же радиусе, но сдвинутых по азимуту на 9О . Если датчики расположить на азимутах 4 О и Ч 11|2, то, как следует из равенства (3), их показания будут соответственно Vf|rT °5 lMZ ---R SihYj4) Эти два измерения позволяют определить Па z . vmi -кплитуду отклонения так и его фазу ,/Z2 . (5) Настройка электродов (подбор напряжений на них) может быть достаточно точно осуществима и при отсз тствии дат- . чиков вертикального положения по току пучка. Установив датчик тока пучка (миБаень) на радиусе, большем радиуса размещения электродов, регулируют напряжение на электродах так, чтобы получить максимальный ток пучка. Поскольку воздействия одного электрода на другой нет, настройка устройства проста и не требует много времени. Формула изобретения Циклический ускоритель, содержащий магнитную и ускоряющую системы, средства для корректировки орбит, о т л и чающийся тем, что, с цолью повышения точности корректировки, средства для ее осуществления выполнены в виде электростатических электродов, представЛЯЮЩИ.Х собой кольцевые секторы, расположенные концентрично оси магнита в ка4346 мере ускорителя, параллельной средней плоскости по обе стороны от- нее на рясстояний порядка полуапертуры дуннтя ускоряющей системы, при этом каждый, из электродов подключен к незпвисимок у нсточнику электрического смещения.

fPuz.l

-А

Ускорйе 999Mi/u /if/tfaK

.

.„g

J

z

апраЗление пучка

X

ъ

ФигЛ