Ускоряющая система циклотрона Советский патент 1983 года по МПК H05H13/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке циклотронов.

Ускоряющая система предназначена для сообщения импульсов заряженными частицами. В настоящее время имеются циклотроны с различными системами как по угловой протяженности дуантов, так и по их количеству. Известно, что прирост энергии частицы про.порционален количеству дуантов.(ускоряющих электродов ) и их угловой протяженности. Поэтому с позиции большого Прироста энергии за оборот и, как следствие, лучшего разделения орбит пучков ускоряемых частиц и облегчения их вывода из ускорителя предпочтительны многодуантные ускоряющие системы.

Известен циклотрон Cl, в котором применена двухдуантная ускоряющая система. Угловая протяженность дуантов в центре 180 и ближе к периферии - 140°. Дуанты закреплены на штоках, размещенных в герметичном реэонаторном баке, разделенном на два отсека. В каждом отсеке сверху и снизу дуантного штока расположены трехзвенные шарнирные подвижные панели для регулирования рабочей частоты. Регулирование-частоты производится за счет изменения зазора между штоками (внутренними проводниками ) и панелями (внешними проводниками), соединенными с плакировкой резонаторного бака. Для обеспечения коэффициента регулирования частот, равного 3, в такой системе {система расчитана в основном на работу на 1-й гармонике, т.е. на низких час тотах ) необходимо дополнительно применять подстроечные конденсаторы большой емкости.

Недостатками такой системы являются большие мощности в/ч потерь 180 МВт ), Обусловленные в основном большими емкостями дуант-плакировки и. низкими волновыми сопротивлениями резонансных линий при работе системы на верхних частотах; недостаточная надежность работы из-за большого количества подвижных элементов регулирования частоты (четыре трехзвенных панели и два подстроечных конденсатора ); громоздкость резонансных линий, обусловленная низкими значениями рабочих частот.

Известен циклотрон 2, в котором применена ускоряющая система составления из двух резонансных систем с 45 ° дуантами. Резонансные линии расположены с противоположных сторон ускорительной камеры. Система рассчитана на работу на кратных гармониках.

Ускоряющая система потребляет вдвое меньше электрической энергии, чем вышеприведенная при тех же диапазонах энергий ускоряемых частиц.

Недостатками системы являются необходимость использования двух в/ч генераторов для ее Питания; необходимость применения устройств фазирования рабочей частоты. Кроме того, такое расположение даже сравнительно компактных резонансных линий приводит к увеличению общих размеров циклотрона.

Известна ускоряющая система Г31, содержащая два дуанта (электрода;, закрепленных на одном штоке резонансной линии при помощи перемычки. Дуанты расположены в ускорительной камере с дис1метрально противоположных сторон. Здесь для двух дуантов используется одна резонансная линия с устройством регулирования частоты и не требуется устройство фазирования.

Недостатком этой системы является .меньший прирост энергии за оборот, чем в циклотроне при одинаковом напряжении, так как здесь используются два дуанта с угловой протяженностью не более 60°.

Прирост энергии за оборот определяется известной формулой

AE neu/5in-(N-jгде дЕ- прирост энергии; е- электрческий заряд иона; U -. ускоряющее напряжение, п - количество ускоряющих промежутков; N - номер гармоники; р - угловая протяженность дуанта

Величина прироста энергии за оборот влияет на величину разделения орбит пучков ускоряемых частиц. При малой величине разделения орбит затрудняется вывод пучков ускоренных частиц из циклотрона. Применение на циклотроне двух (максимально возможного количества / подобных систем усложняет конструкцию и снижает надежность работы циклотрона, приводит к необходимости применения двух в/ч генераторов и устройства фазирования рабочей частоты ускоряющей системы.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы циклотрона.

Цель достигается тем, что ускоряющие электроды (дуанты/ соединены попарно с механически жесткими токопроводящими шинами, а последние подсоединены серединами к общей перемычке.

На чертеже схематически изображена ускоряющая система.

Ускоряющая система содержит четыре дуанта 1, размещенные в ускорителной камере 2, две механически жесткие токопроводящие шины 3, соединяющие попарно дуанты 1, перемычку 4, на которой закреплены шины 3, шток резонансной линии 5, размещенный в резонаторе 6, и устройство 7 (напри

УСКОРЯЮЩАЯ СИСТЕМА ЦИКЛОТРОНА, содержащая электроды, соединенные перемычкой, закрепленной на штоке резонансной линии, отличают а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности работы циклотрона, ускоряющие электроды соединены попарно механически жесткими токопроводящими шинами, а последние подсоединены серединами к общей перемычке,.