Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в ускорительной технике.
Известен способ определения радиальной области устойчивости путем изменеиия частоты обращения и определения интервала частот, в котором пучок имеет отличное от нуля время жизни. Кроме того, моделируя ускоряющее иапряжение си,нхротронной частотой, можно измерять радиальную апертуру по максимальной амплитуде когерентных радиальио-фазовых колебаний 1.
Способ с модуляцией ускоряющего напряжения синхротронной частотой неприменим для тех ускорителей, у которых мал коэффициент уплотнения орбиты.
Известен также способ, основанный на возбуждении бетатроииых колебаний обращающихся частиц 2.
Недостатком указанного способа является сложность осуществления из-за высоких требований к стабильности возбуждающих и измерительных устройств в связи с высокой добротностью возбуждаемых резонансов. Кроме того, из-за ухода частот резоцансов результаты измерений могут не воспроизводиться, а при больщих величинах тока в накопителях в силу зависимостей декрементов затухания когерентных
бетатроииых колебаний от числа обращающихся частиц результаты измерений иеоднозиачны.
Целью изобретения является повыще5 ние ТОЧ.НОСТИ и упронхение способа без изменеиия режима работы ускорителя или накопителя.
Это достигается тем, что при известном способе определения поперечпой области
10 устойчивости, основанном на возбух дении бетатроиных колебаний обращающихся частиц, в пучке ускоренных частиц на локальном участке его траектории создают радиальные (вертикальные) некогерентные
16 колебания заряженных частиц путем воздействия импульсами магнитного поля, причем частоту следования импульсов выбирают меиьщей, чем частота бетатронных колебаний заряженных частиц, длитель20 кость импульсов выбирают равной или меньщей, чем период обращения пучка, а период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных радиальных (вертикальных) колеба25 НИИ, нзмеряют зависимость радиальных (вертикальных) размеров и времени жизни пучка от амплитуды импульсного магнитного поля и определяют границы радиальной (вертнкальной) области устой30 чивости в момент достижения максимума зависимости времени жизни от радиальных (вертикальных) размеров пучка заряженных частиц. Таким образом, поперечную область устойчивости пучка можно определить измеряя раздельно радиальные и вертикальные границы области, функциональный характер операций при этом остается неизменным. Выбор параметров возмущающего магнитного поля обусловлен следующими соображениями. Длительность импульса магнитного поля выбирают меньшей или равной периода обращения частиц для того, чтобы заряженная частица, соверщив один оборот, не попала в пределах длительности импульса в противофазу своего бетатронного колебательного движения. Период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных колебаний, для того, чтобы бетатронное колебательное движение заряженной частицы от каждого предыдущего импульса не успело затухнуть к моменту последующего импульса магнитного поля. Частоту следования импульсов магнитного поля выбирают меньшей, чем частота радиальных (вертикальных) колебаний заряженных частиц, для того, чтобы обеспечить нерезонаисный режим раскачки поперечных колебаний. Воздействие магнитного поля приводит к возникновению колебаний заряженных частиц, причем через временной интервал, меньший времени затухания бетатронных колебаний, движение разных частиц, будет иметь независимый и случайный характер в результате воздействия таких процессов, как рассеяние на молекулах остаточного газа в камере, спонтанная эмиссия. В установившемся стационарном режиме пучок будет иметь гауссову плотность поперечного распределения заряженных частиц. При малых амплитудах импульсного магнитного поля вынужденное увеличение поперечных размеров пучка (характерным иараметром которых является диснерсия) не достигает границ области устойчивости ускорителя, поэтому время жизни ие падает. При неизменном числе обращающихся частиц возможно некоторое увеличение времени жизни, обусловленное уменьшени ем их плотиости. С Дальнейшим ростом амплитуда магнитного поля, а значит н увеличением поперечных размеров для тех частиц, которые попали в периферийную часть пучка и тем самым оказались на граиице области устойчивость, вероя1г1ость их гибели возрастает тем сильней, чем больше амплитуда магнитного поля, что и приводит к уменьшению времени жизни пучка. Таким образом, изменяя амплитуду импульсного магнитного поля и измеряя поперечные размеры и время жизни пучка ускоренных частиц, можно определить область устойчивости и ее границы. Па фиг. 1 изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - график, отражающий зависимость времени жизни пучка от его радиальных размеров. В накоиителе 1 на локальном участке орбиты установлен импульснып ударный магнит 2, амплитуда поля и частота следоваиия импульсов которого задается генератором 3. С помощью телевизионной передающей трубки 4 типа диссектор иа осциллографе 5 отражается радиальное (вертикальное) распределение плотности пучка. Сигнал с датчнка тока б ноступает на измеритель времеии жизии пучка 7. Указаиные приборы (кроме ударного .магнита 2) обычно входят в измерительные комплексы на ускорителях. Поэтому реализация способа вполне осуществима. Проведенные измерения показали (фиг. 2), что граиицы радиальной области устойчивости составляют 7 мм. Аналогичные измерения были выполнены и для вертикальной области устойчивости. Использоваиие этого способа будет наиболее эффектнвным в случае проведения диагностических и профилактических мероприятий, так как получаемая информация об области поперечной устойчивости имеет универсальный характер. Формула изобретения Способ определения поперечной области устойчивости пучка заряженных частиц, основанный на возбуждении бетатронных колебаний обращающихся частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа без изменения режима работы ускорителя или иакопителя, в иучке ускоренных частиц на локальном участке его траектории создают радиальные (вертикальные) некогерентные колебания заряженных частиц путем воздействия импульсами магнитного поля, причем частоту следования импульсов выбирают меньшей, чем частота бетатронных колебаний заряженных частиц, длительность импульсов выбирают равной или меньшей, чемпериод обращения пуч ка, а период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетаронных радиальных (вертикальных) колебаний, измеряют зависимость радиальных (вертикальных) размеров и времени жизи пучка от амплитуды импульсного магитного ноля и определяют границы раиальной (вертикальной) области устойчиости в момент достижения максимума заисимости времени жизни от радиальных (вертикальных) размеров пучка заряженых частиц. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Г. Брук. Циклические ускор гтели заряженных частиц. М., Атомиздат, 1970.
2. Кулипанов Т. Н. и др. Труды III Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц, М., «Наука, т. 1, 1973, с. 393.
tj § 1 ::5
I
-100
g §€fHM
fS
W
(риг. 2
