Способ облучения мишени в секторно-фокусирующем циклотроне Советский патент 1984 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть испол зовано при разработке изохронных секторно-фокусирующих циклотронов, работающих на внутреннюю мишень для производства радионуклидов. Известен способ повышения надеж ности мишени, основанньш на вращении мишени С J.. Согласно известному способу сни жение локальных тепловых нагрузок на мишень достигается за счет посл довательного подвода под. пучок раз личных участков вращающейся мишени которая при этом охлаждается водой Недостатком известного способа применительно к секторно-фокусируюш м циклотронам является сложность его реализации в связи с ограничениями по вертикальной апертуре магнитной системы циклотрона. . Кроме того, технически сложно осуществить быстрое вращение, интенсивно охлаждаемой водой головки ми шени в сильном внешнем магнитном поле, создающем противодействующий момент. Известен также способ облучения мишени в секторно-фокусирующем циклотроне, основанньм на сканировании пучка ускоренных в циклотроне части по поверхности мишени путем возбужд ния колебаний частиц в зоне конечных радиусов ускорения с помощью переменного во времени магнитного поля Г 21. В известном способе осуществляет ся, вертикальное относительно средне плоскости циклотрона сканирование пучка. . Недостатком известного способа является малое снижение тепловой н грузки на мишень, что обусловлено ограничениями амплитуды вертикальных колебаний частиц в секторнофокусирукипем циклотроне. I . Целью изобретения является умен шение удельной тепловой нагрузки на мишень. Цель достигается тем, что в спо собе облучения мишени в секторнофокусирующем циклотроне, основанно на сканировании пзгчка ускоренных в циклотроне частиц по поверхности мишени путем возбуждения колебаний частиц в зоне конечных радиусов ус рения с помощью дополнительного к ведущему переменного во времени ма 4 .1 нитного паля, возбуждают вертикальную составляющую дополнительного магнитного поля, подобную по форме первой гармонике Фурье-разложения магнитного поля по азимуту ускорителя, и мишень устанавливают в месте наибольшего зазора магнитной системы циклотрона. На чертеже схематически представлены элементы орбиты ускоренного пучка и его смещение в горизонтальном направлении относительно мишени. Мишень 1 с облучаемой поверхностью 2 расположена на пути пучка 3, центр орбиты которого находится в точке 4. Согласно данному способу мишень располагают в зоне больших зазоров магнитной структуры, в долине, и в зоне конечного радиуса ускорения возбуждают переменное во времени вертикальное магнитное поле, не изменяющее среднюю напряженность ведущего поля на орбите, а создающее неоднодность типа первой гармоники Фурье-разложения по азимуту. Это можно выполнить, например, при помощи гармонических обмоток, предназначенных для коррекции низших гармоник азимутальной неоднородности реаль- ного поля циклотрона, путем наложения переменной составляющей тока на его постоянное значение, выбранное для оптимальной работы ускорителя. При этом снижается допуск на установку величины постоянной составляющей тока, что облегчает настройку режима облучения. Фаза вносимой первой гармоники выбирается так, что смещение центров орбит происходит в направлении, параллельном поверхности мишени. Это значение начальной фазы в процессе облучения сохраняется неизменным. Возмущение типа первой гармоники с амплитудой А в неоднородном по радиусу магнитном поле вызьшает смещение центров орбит на величину . 45 , определяемую по формуле А. К ) 1 Л5--:г где В - среднее магнитное поле, R - средний радиус орбиты; Р - частота .радиальных колебаний пучка (число колебаний за оборот); AI - амплитуда возмущения. Смещение центров орбит эквивалентно изменению места подхода пу к мишени и может бьпь использован ;Для горизонтального сканирования пучка по ее поверхности, причем амплитуда сканирования равна вели чине смещения центров орбит. Размер 5 невозмущенного пучка на мишени может быть определен по формуле 5 1f2R4R , где йК - ширина пучкаi R - радиус кривизны орбиты пучка в месте установки мишени. Этот .случай соответствует подхо внутренней стороны пучка по касательной к поверхности мишени. Частота сканирующего тока опред ляется тепловой постоянной времени 44 мишени и лежит в пределах десятков герц. Форма импульса тока во времени зависит от соотношения ширины пучка и амплитуды его сканирования по мишени. Она может изменяться от прямоугольной до треугольной фсгрмы по мере уменьшения этого соотношения. Дополнительное увеличение горизрнтального сечения пучка можно получить за счет выбора положения мишени в зоне долин магнитной структуры, где магнитное попе ниже чем его среднее значение на орбите. Изобретение позволяет существенно снизить удельную мощность и тем самым повысить надежность работы ишени при использовании мощных пучков ускоренных на циклотроне астиц.

СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МИШЕЙИ В СЕКТОРНО-ФОКУСИРУНЩЕМ ЦИКЛОТРОНЕ, основанный на сканировании пучка ускоренных в циялотроне частиц по НГдГ-г;;, .:7.r.., поверхности мишени путем возб5твде-ния колебаний частиц в зоне конечных радиусов ускорения с помощью дополнительного к ведущему переменного во времени магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения удельной тепловой нагрузки на мишень, возбуждают вертикальную составляющую дополнительного магнитного поля, подобную, по форме первой гармонике Фурье-разложения ведущего магнитного поля по ; азимуту ускорителя, а мишень устанавливают в месте наибольшего зазора магнитной системы циклотрона. со СП ел сх t