ны.ми бетатр011 1ымн колебаниями. Частоты колебаний устанавливают равными, между колебаниями вводят связь, которую снимают по окончании инжекция. Инжектируемым частицам вначале сообщают радиальные колебания. Амплитуда радиальных колебаний при резонансе со связью ггостепенно уменьшается, а вертикалы;ых- увеличивается, при этом сумма квадратов амплитуд остается постоянной. Амплитуды колебаний имеют следующий вид: X Хо- COSQO, Z Jo sin 00, где Q - частота биений;
& - азимутальный угол;
XQ - начальное отклонение частицы от орбиты.
При осупдествлении связи квадрупольнь;.м полом/см 1 возможен отвод частиц от вводиого устройства только в радиальном «аправлеиии, при связи продольным соленой :;алы1ым полем отвод возможен и по верт1ы али/см 2. Число отходов для обоих Нситравлеиий отвода определяется выражением:
т , - л У Хо/{2п) П1 2 Л Xoln.
Видно, что отвод по вертикали дает большее число обходов.
При .равенстве частот вертикальных и рад альных колебаний, что необходимо для двух приведенных выше способов ннжекцми, число эффективных оборотов для ускорителей со слабой фокусировкой составляет три-четыре, что сзщественно ограничивает число захваченных оборотов, т. с. чнсло захваченных в )скоренне частиц.
Цель изобретения - увеличение числа захваченных оборотов за счет увеличения числа эффективных оборотов, что приведет к увеличению числа накопленных в камере и захваченных в ускорение частиц в кольцевых ускорителях и накопителях.
Это достигается тем, что частоту радиальных бетатронных колебаний, инжектнровапых в кольцевой ускоритель частиц, устанавливают равной удвоенной частоте вертикальных колебаний, связь между колебаниями устанавливают посредством секступольного магнитного поля, инжектированным частицам вначале сообщают как радиальные, так и вертикальные колебания. При этом отвод частиц от вводного устройства осуществляется по вертикали за счет уменьшения амплитз т,ы вертикальных колебаний.
На чертеже представлены формы биений амплитуд колебаний в плоскости отвода для трех способов многооборотной инжекции: кривая 1 - для выражает связь колебаний квадрупольным полем; кривая 2 - для v v, связь соленоидальным полем; кривая 3 - для предлагаемого способа 2 V г-Уд.С1, связь секступольным полем. По оси абсцисс отложен
азимутальный угол, выраженный в числе обходов, по оси ординат - амплитуда колебаний, щтриховой линией обозначен край вводного устройства, расчеты выполнены
для 10.
Из сравнения кривых видно, что число обходов :по предлагаемому способу примерно равно числу обходов, получаемых по способу 1, и значительно превосходит число обходов по способу 2.
Как указывалось выше, число захваченных оборотов равно произведению числа обходов на число эффективных оборотов. При инжекции по предлагаемому способу
число эффективных оборотов равно 16-19, так как частоты вертикальных и радиальных колебаний различные. Следовательно, применение предлагаемого способа многооборотной инжекции для слабофокусирующих ускорителей и накопителей позволит повысить число захватываемых в режим Зскорения (накопления) частиц в 4-5 раз по сравнению с наилучшим из известных способов 2.
Из решения системы уравнений бетатронных колебаний при наличии секступольиого поля и соотношении частот бетатронных колебаний g; 1 получено, что максимальная глубина биений иолучается, когда начальная амплитуда радиальных колебаний инжектируемото пучка удовлетворяет условию:
;Го {2v,-- v)/(LQ)
еIIAL
( v,l/v,
где Pj - импульс частиц на равьовесной
орбите; е - заряд частицы,
П - длина орбиты ускорителя, L - длина шестиполюсной магнитной линзы, посредством которой осуществляется связь колебаНИИ,
/С - сила линзы.
В качестве примера осуществления предлагаемого способа можно рассмотреть инжекцию электронов в накопитель, например в накопитель на энергию 100 Мэв, имеющийся на предприятии-заявителе Магнитная структура этого накопителя состоит из четырех поворотных магнитов, разделенных прямолинейными промежутками. Диапазон регулировки показателя, спада магнитного поля (п 0,2-0,3) позволяет осз ществить предлагаемый способ многооборотной инжекции.
Размеры вакуумной камеры 10-4 см.
Расчеты производятся для соотношения частот бетатронных колебаний . 0,1и диаметра инжектируемого пучка 0,2 см. На один из прямолинейных промеж)тков нужно установить щестиполюсную магнитную
линзу длиной 30 см и силой С 1,15 Тл/м, а
5
инжекцию производить с начальными отклонениями от равновесной орбиты Ао Zo 2 см. При вы1(олнении этих условий в накоиитель будет захвачено примерно 400 оборотов. По OKO;i4ahiIH ИНЖеКЩ
линзу необходимо отключить.
Предлагаемый способ позволяет в 4- 5 раз увеличить число захватываемых оборотов, что приводит к соответствующему увеличению интенсивности нучка на выходе кольцевого ускорителя, темпа накопления частиц в накопителе.
Формула изобретения
1. Способ мпогооборотной ннжекции заряженных частиц в кольцевой слабофокусирующий ускоритель от внешнего. ускорителя-инжектора с последующим накоплением частиц в камере кольцевого ускорителя путем изменения параметров орбиты при помощи электрического или магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повыщения числа частиц, захватываемых в режим ускорения, частоту радиальных бетатрониых колебаний устанавливают равной удвоенной частоте вертикальных колебаний при помощи дополнительного фокусирующего поля, вводят связь между колебаниями посредством секступольного магнитного поля, а инжекцию пучка производят с начальными отклоне6
ниями от равновесной орбиты как в радиальном, так и в вертикальном направлениях.
2. Способ но п. 1, отличающийся тем, что ампл;1туда начальных радиальных колебаний инжектируемых заряженных частиц должна удовлетворять условию
UKL
Q
(2г.уФ, vj/v..
LQ
где
г - частоты радиальных и вертикальных бетатрониых колебаний соответственно,
PU - импульс частицы на равновесной орбите; е - заряд частицы, П - длина орбиты кольцевого ускорителя,
L - длина шестииолюсной магнитной
линзы, посредством которой осуществляется связь колебаний,
К - сила линзы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Титов В. А., Шукейло И. А. Резонансная инжекция но двум степеням свободы в синхротроне с сильной фокусировкой. ЖГФ,
т. 38, вып. 10, с. 1752, 1968.
2.Авторское свидетельство СССР № 344609, кл. Н 05 Н 7/08, 1970 (ирототип).
О L-, ,
/ 2 J 4 ( 7
3 10 // /2 /J /« / /7 /5 f3Z02J ZZ23 Z 25 О
