Адгезатор коллективного ускорителя Советский патент 1977 года по МПК H05H7/00 

из формокамеры и зоной ионизации в электронном кольце. В этом промежутке расцоложено коллимирующее устройство, выполненное в виде перегородок с отверстиями, отклоняющее основ- 5 ную часть газа к вакуумной системе адгезатора, в результате чего для загрузки кольца используется малая часть газа (не более 10-), и значительно увеличивается газовая нагрузка иа вакуумную систему адгезатора. 10 Целью изобретения является повышение эффективности использования рабочего газа и уменьшение газовой нагрузки на вакуумную систему адгезатора. Поставленная цель достигается тем, что 15 коллимирующее устройство выполнено в виде размещенной в камере адгезатора коаксиальной с ускоряющим соленоидом трубы с отверстиями, расположенными по окружности, лежащей в плоскости, параллельной ме- 20 дианной илоскости камеры, а форкамера размещена внутри коллимирующего устройства, причем ее сопловые отверстия расположены равномерно по окружности, коаксиальной с ускоряющим соленоидом, а оси сопл направ- 25 лены через центры отверстий коллимирующего устройства к медианной плоскости камеры. Адгезатор коллективного ускорителя схематически изображен иа чертеже. Ои состоит из магнитообразующих катушек 30 1 и камеры 2 с двумя симметричиыми иатрубками длиною в 1 м, ось которых проходит через центр камеры адгезатора 2 перпендикулярно ее медианной плоскости. Па одном из патрубков размещен ускоряющий соленоид 35 3, а через другой в камеру адгезатора введен источник импульсного молекулярного пучка, состоящий из коллимирующего устройства и находящейся внутри него форкамеры. Форкамера 4 закреплена на полом штоке. Впутри 40 форкамеры размещен электродинамический клапан 5 с диском 6 и спиралью 7. К форкамере подсоединен сопловой аппарат 8 с соплами 9, которые равномерпо расположены на окружиости, коаксиальной ускоряющему соле-45 пойду 3, и патрубками камеры 2. Блок питания 10 клапана с помощью цепи синхронизации 11 электрически связан с магнитообразующими катущками 1. Паходящееся виутри камеры 2 коллимирующее устройство 12 ис-50 точника молекулярного пучка выполнено в виде трубы с коллимирующими отверстиями, коаксиальной соленоиду 3. Коллимирующие отверстия расположены на окружности вблизи от медианной плоскости камеры адгезато-55 ра. Оси сопл 9 проходят через центры коллимирующих отверстий. Адгезатор работает следующим образом. После введеиия электронного пучка в камеру 2 из него формируется электронный60 тороид, который далее сжимается в имиульсном магнитном поле катушек 1. Изменение тока в катущках 1 происходит по ирограмме, задавае.мой системой синхронизации, т. е. в процессе сжатия система синхронизации за-65 дает радиус электронного тороида в любой момент времени. При заданном значении тока в катушках 1 по цеии 11 подается сигнал на блок питания 10 клапана 5. Клапан срабатывает и рабочий газ через сопла 9 истекает из форкамеры в полость, образованную коллимирующим устройством, и далее через коллимирующие отверстия в камеру адгезатора. Оси сопл 9 проходят через центры коллимирующих отверстий и пересекают медианную плоскость камеры адгезатора в точках окружности, совпадающей с осевой линией электронного тороида в момент, когда он должен быть загружен атомами рабочего газа. Поэтому атомы рабочего газа, прошедшие через коллимирующие отверстия, попадают в электронный тороид, ионизуются и захватываются полем электронов. Коллимирующее устройство 12 используется также в качестве вакуумной магистрали, через которую откачивается газ, истекший из сопл и не попавший в камеру адгезатора. В предлагаемом адгезаторе сопла источника расположены вблизи (на расстоянии 5 см) от медианной плоскости камеры адгезатора, т. е. приблизительпо в 20 раз ближе к мишени (электронному тороиду), чем в известном адгезаторе. Это в 400 раз снижает расход газа при заданной его плотности на мишени. Первый (и единственный) коллиматор адгезатора находится в непосредственной близости (2-3 мм) от мишени, течение газа перед ним свободно молекулярное. Поэтому плотность потока на мишени равно плотности неколлимированного (свободного) иотока, истекающего в вакуум, что уменьшает расход газа еще на 2 порядка по сравнению с прототипом. Благодаря то.му, что в адгезаторе использован быстродействующий электродинамический клапан со сравнительно большим (,01 см) ходом и сопла с малыми диаметра.ми критического сечения (0,01 см), удалось реализовать истечение в вакуум струи газа, которая формируется и распадается за 50- 60 мсек, причем параметры струи достигают значений, имеющих место при квазистациопарном истечении. Это позволило отказаться от механического прерывателя свободно-молекулярпого потока, использованного в известном адгезаторе, и снизить расход рабочего газа еще в 10-20 раз. Кроме того, в отличие от известного адгезатора, для загрузки электронного тороида используются центральные части струи газа, истекающего из сопл источника, что еще в 2-3 раза снижает расход рабочего газа. В результате расход рабочего газа в предлагаемом адгезаторе уменьшился ириблизительно в Ю раз по сравнению с известным адгезатором. Неиспользованный газ откачивается из полости коллимирующего устройства одним насосом небольшой ироизводительности (500 л/сек).

Формула изобретения

Адгезатор коллективного ускорителя, содержащий магнитообразующие катушки и камеру с патрубками, на одном из которых размещен ускоряющий соленоид, форкамеру с сопловыми отверстиями, электродинамический клапан, перекрывающий сопловые отверстия, коллимирующее устройство и вакуумную систему, отличающийся тем, что, с целью новыщення эффективности использования рабочего газа и уменьшения газовой нагрузки на вакуумную систему адгезатора, коллимирующее устройство выполнено в виде размещенной в камере адгезатора коаксиальной с ускоряющим соленоидом трубы с отверстиями, расположенными по окружности, лежащей в плоскости, параллельной медианной плоскости камеры, а форкамера размещена внутри коллимпрующего устройства, причем ее сопловые отверстия расположены равномерно по окружности, коаксиальной с ускоряющим соленоидом, а оси сопл направлены через нентры отверстий коллимирующего устройства к медианной плоскости камеры.

Источники информании, принятые во внимание ири экспертизе:

1.Саранцев В. П. и др. «Эксперименты по ускорению а-частиц коллективным методом. ЖЭТФ, т. 60, вып. 5, 1971 г., стр. 1980.

2.Krauth Н. «Molecular beam apparatus for defined loading of the electron ring. The AVork Meeting on ERA, 3 Karlsruhe, 1969

(прототип).