Устройство формирования магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК H05H13/00 

1

Изобретение относится к ускорительной технике, а более конкретно - к устройствам формирования магнитного ноля в центральной области циклотронов, использующих аксиальный ввод источника ионов в зону ускорения через отверстие в полюсе электромагнита.

Известны устройства для формирования магнитного ноля в центральной области циклотрона при аксиальном вводе источника ионов 11.

Известно также устройство формирования магнитного ноля, в котором ионный источник введен аксиально через отверстие в полюсе электромагнита 21.

Указанное устройство пригодно только для циклотронов с относительно большим (более двух метров) диаметром полюса электромагнита. В небольших, так называемых, комнактных циклотронах с диаметром полюсов до 1,0-1,2 м, оно приводит к недопустимому «провалу магнитного поля в центре. «Провал магнитного поля вызывает нарушение условий устойчивости движения частиц и изохронности ускорения в центральной области и, как следствие, уменьшение интенсивности. Это обстоятельство привело к тому, что все компактные никлотроны «Циклотронной корпорации (г. Беркли, США) снабжены конструктивно

более сложным и неудобным в работе источником с радиальным вводом, а компактные циклотроны шведской фирмы «Скандитроникс - источником ионов, находяш,имся

под большим постоянным потенциалом порядка 10 кВ/ч.

Целью изобретения является повышение интенсивности пучка путем улучшения условий формирования орбит в центральной

области.

Указанная цель достигается тем, что сквозное отверстие в каждом полюсе электромагнита смеш.ено относительно его оси в нанравлении, параллельном кромке дуанта, и величины Л смещения по абсолютной величине меньше радиуса R этого отверстия, т. е.

Л

0,5 ,0

Наличие отверстия, смещенного относительно центра полюса, приводит к появлению азимутальной неоднородности магнитного поля тина первой гармоники.

Расчеты и экспериментальная проверка влияния первой гармоники магнитного поля на динамику пучка в центральной области ноказали, что если величина смещения отверстия меньше его радиуса, то пучок не иснытывает необратимых нежелательных последствий. Естественная локализация зоны влияния первой гармоники по радиусу и малое число оборотов пучка в этой зоне приводят к допустимому сдвигу центров орбит, которое может быть скомпенсировано либо расчетным смещением головки источника ионов, либо специальными гармоническими обмотками на последующей стадии ускорения. В связи с малым числом оборотов пучка и близостью частоты радиальных колебаний к единице не происходит трансформации когерентных радиальных колебаний в некогерентные, что всегда сопровождается ухудщвнием качества пучка.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство.

Источник ионов 1 через отверстие в ферромагнитной заглушке 2 введен в рабочую зону. Ферромагнитная заглущка совместно с секторами 3, установочным диском 4 и полюсом 5 входят в магнитную структуру циклотрона. Ось отверстия в заглушке 2 смещена параллельно кромке дуанта 6 относительно оси полюса на величину Д, а радиус JR отверстия выбран таким, чтобы разместить головку источника ионов и обеспечить ее юстировку вдоль дуанта.

Описанное устройство было предложено и реализовано в процессе формирования магнитного поля в центре компактного цикл.Олрона МГЦ я позвол1ило размеатить источник ионов с такими габаритами, которые обеспечили получение дуги с мощностью разряда более одного киловатта, при этом были сохранены условия изохронного ускорения. Большая мощность дуги источника ионов дала возможность получить интенсивный пучок альфа-частиц, по величине не уступающий иетенаианости протонов, в то время как на аналогичных зарубежных компактных циклотронах МС-20 (фирма «Скандитроникс) и ЛЕС, использующих аксиальный ввод источника понов, существует разница в несколько раз.

Формула изобретения

Устройство формирования магнитного поля, в котором ионный источник введен

аксиально через отверстие в полюсе элект)роМагнита, отличающееся теМ, что с целью повышениЯ интенюивности пучка путем улучш ен1ия усло ВИй формирования Орбит :В центр альной области, сквозное отверстпе в полюсе электромагнита смещено относительно его оаи в Н:аправленИ1и, параллелыном кромке дуант.а, и величина А омещения ло абсолютной величине меньше

радиуса R этого отверстия, т. е. 0,5 1,0.

ИСТОЧНИКИ инф ор , пр1И1Нятые во 1вн1и ма;ние при экспертизе

1. Р. С. Watson, Nucl Jnstrum and Meth, 18, 19, 1962, p. 362-369.

2. Степанов A. В., Федоров A. С., Сб. «Электрофизическая аппаратура, вып. 8, М., Атомиздат, 1969, с. 23-28 (прототип).

3

J 4- 5

/. / ;

,