Ускоритель заряженных частиц Советский патент 1978 года по МПК H05H9/04 

Изобретение относится к ускорительной технике и может найти применение в экспериментальной ядерной физике, например при создании ускорителей ионов.

Известно устройство для получения сгустков заряженных ионов, состоящее из линейного индукционного ускорителя (ЛИУ), служащего генератором электронного пучка, адгезатоpa-генератора электронных колец, нагруженных ионами, и ускорительного тракта, в котором происходит ускорение электронных колец с ионами. В таком устройстве электронный пучок генерируетлый ЛИУ, инжектируется в КЕшеру адгезатора., где формируется электронное кoльцo нагруженное ионами. На последующих этапах работы устройства образованное кольцо электронов, подвергается сжатию и выводится из камеры адгезатора в тракт, где происходит . ускорейне. электронного кольца, нагруженного ионами.

К недостаткам этого устрбйства,

помимо его сложности, относятся многочйС7Г€ННЫ@ динамические неустойчивости, возникающие при формировании

и сжатии кольца в адгезаторе - неустойчивость типа отрицательной мае сы, двухпучковая неустойчивость и т.д.

Известно также устройство, в котором реализовано получение сгустка ускоренных ионов, состоящее из наносекундного сильноточного ускорителя электронов прямого действия (НСУ) и металлической трубы, наполненной определенньол сортом газа при определенном давлении.

Кроме того, известен ускоритель заряженных частиц, содержащими сильноточный инжектор электронов и секционированную камеру дрейфа, снабженную системой дифференциальной отка.ки. В таких устройсГвах при инжекции в камеру дрейфа электронный пучок формирует на своем переднем фронте за анодом ускорителя потенциальную яму, в которой ускоряются ионы газа, обраэованные под действием электронного пучка. Необходимым условием такого ускорения является превыиение инжектируемым в дрейфовую камеру электронным пучком значения предельного тока, который рассчитывается по формуле 1

1

- - И ае т 1+2 eh

где IP- масса электронов

С- скорость света;

е - заряд электрона;

р V/G - относительная скорос электронов;

а - радиус электронного пучка;

t) - радиус KeUviepH дрейфа. Недостатком гакого ускорителя является то, что ускоренные ионы, полученные в таком устройстве, дв.ижутся, как правило, одним сгустком. Однако во многих исследованиях существует необходимость в получении нескольких сгустков ионов, следующих друг за другом с малыми временными интервалами. Получение двух или нескольких сгустков, ионов в таком устройстве является процессом нестабильным и неуправляемым, что снижает его функциональные возможности .

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональньлх .возможностей ускорителя.

Для этого секции камеры дрейфа имеют разный диаметр и расположены в порядке его увеличения по мере удаления от анода инжектора.

Конструкция этого устройства представлена на чертеже.Предлагаемый ускоритель ионов состоит из НСУ 1, металлической камеры дрейфа, набранной из нескольких секций 2-4, расположенных в порядке увеличения их диаметров и отделенных, друг от друга тонкими металлическими фольгами 5 и 6, прозрачными для ускоренных ионов, и системы 7 дифференциальной откачки, обеспчивающей требуемое давление газа в секциях камеры дрейфа. .

Устройство работает следующим образом .

Инжектированный в дрейфовую камеру через фольгу 8 электронный

пучок 9 с передним фронтом длит§льностью Т , ионизируя газ, распространяется вдоль дрейфовой.камеры до момента достижения им величины, равной величине предельного tOKa для секции 4, имеющейНаибольший из всех секций диаметр, после чего он формирует за фольгой 6, которая находится под потенциалом анода, потенциальную яму, в которой ускоря-

ется первый сгусток ионов. При дальнейшем увеличении тока инжекций на переднем фронте он достигает значения, равного величине предельного тока для секции 3 камеры .дрейфа, после чего за фольгой 5 в свою очередь формируется потенциальная яма, в кото. рой формируется И ускоряется второй сгусток ионов. Этот процесс в такой же последовательности повторяется и для третьей секции 2 трубы дрейфа, в которой формируется и ускоряется третий сгусток ионов. Такой процесс многократного формирования потенциальных ям и соответствующего

формирования и ускорения в них сгустков ионов .распространяется от .секций дрейфовой трубы с большим диаметром,в сторону секции с меньшим диаметром т.е. от дальнего от анода НСУ

участТса дрейфовой трубы в сторону .анода.

Формула изобретения

Ускоритель заряженных частиц, содержащий сильноточный инжектор

электронов и секционированную камеру дрейфа, снабженную системой дифференциальной откачки, отличающ и и с я тем, что, с целью расширениж функциональных возможностей ускорителя, секции камеры дрейфа имеют разный диаметр и расположены в порядке его увеличения по мере удаления от анода инжектора.

-2-5

3

1x6

.