Кольцевой ускоритель заряженных частиц

111367 Класс 21 д, 12 из СССР ОБРЕТ АНИЕ ВТОРСКОМ ОГ 1 ВИДЕТЕЛЬС. М. Мороз И. Векслер КОЛЬЦЕВОЙ УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТ 57 г. за Мв 02886/57639 в Главное управлен ояноц энергии прц Совете Министров СССР Заявлено 29 апреля по использованц 1 о Изобретение относится к оборудованию, применяемому при осуществлении ядерных реакций ипри исследованиях структуры атомных ядер и элементарных частиц.Известные кольцевые ускорители позволяют производить ускорение частиц лишь какого-нибудь одного определенного типа, Например, в синхротроне производится ускорение электронов, а в синхрофазотроне в ускорен протонов.Особенностью предлагаемых кольцевых ускорителей и их преимушеством, по сравнению с извест. ными, является возможность одно. временного или поочередного ускорения электронов и протонов (либо других заряженных частиц с отли. чающимися массами или зарядами). Известный ускоритель, предназначенный для получения больших энергий частиц, представляет собой гигантскую дорогостоящую установку. Поэтому возможность одновременного или поочередного получения на нем ускоренных частиц различных видов устраняет необходимость строительства нескольких ускорителей для различных типов частиц, Другой особенностью предлагаемых кольцевых ускорителей является возможность использования столкновения встречных пучков, одновременно ускоряемых в ускорителе такого типа, что позволяет резко повысить эффективную энергию частиц.В предлагаемом кольцевом ускорителе инжектируемые одновременно или в различные мо. менты времени заряженные частицы разных типов многократно проходят через ускоряющие элементы, при этом энергия частиц разных типов увеличива. ется по заданным законам. После достижения нужной энергии произ водится вывод частиц из ускорителя (причем частицы разных типов могут быть выведены одновременно либо в различные моменты времени) или же столкновение встречных пучков частиц в ускорителе.Ускоритель состоит из кольцевого электромагнита, вакуумной камеры, предварительных ускорителей-инжекторов, вводных и вьводных устройств, ускоряющих элементов и системы питания.При работе в режиме поочередного ускорения различных типов частиц предварительный ускоритель-инжектор, ускоряющие эле.Ко 111367 и ( к ) 100 11; ьр,1-п где: к. -. 100 менты и выводное устройство, предназначенные для инжектировани я, ускорения и вывода частиц одного типа, включаются поочередно с предварительным ускорителем-инжектором, ускоряющими элементами и выводным устройством, предназначенными для частиц другого типа. При таком режиме работы ускоритель дает попеременно импульс (или серию импульсов) ускоренных частиц другого типа, после чего весь цикл повторяется снова.При работе в режиме одноврсменного ускорения различных типов частиц включены и независимо работают элементы ускорителя, предназначенные для инжектирования, ускорения и вывода частиц различных типов. При этом в начальный период ускорения, пока энергия частиц не превышает нсскольких миллиардов электроновольт (МЗВ), одновременная работа ускоряющих элементов возможна ввиду различия частот обращения частиц различных типов. В дальнейшем, после достижения частицами больших энергий, различие частот обращения уменьшается, и устранение взаимного возмущающего влияния ускоряющих элементов, предназначеннь 1 х для ускорения частиц одного типа частицами другого типа, обеспечивается при помощи следующих средств, .В ускорителях со слабой фокусировкой, предназначенных для получения энергии частиц до нескольких .тысяч МЭВ, для устранения взаимного возмущающего влияния ускоряющих элементов применяется пространственное разделение орбит путем соответствующего разделения предельных резонансных частот. При разнице частот в к процентов, амплитуда максимального радиального возмугцения частиц первого типа равна ве- личине Р 1 в равновесн радиус для частиц первого типа;Е 1 в полн энергия частиц первого типа;е в зар частицы;Г - суммарное напряжение наускоряющих элементах, предназначенных для ускорениячастиц второго типа;а, ,и о., в соответствен угловые частоты обращения частиц первого и второго ти пов,л - показатель магнитного поля.В ускорителях с сильной фокусировкой и кольцевых фазотронах, атакже в ускорителях любого типа,предназначенных для получения более высоких энергий, чем энергии вускорителях со слабой фокусировкой, когда применение пространственного разделения орбит недостаточно для устранения возмущающего влияния ускоряющих элементов, применяется ускорение частиц бегущими электромагнитны.ми волнами или же для ускорениячастиц более легкого типа (например, электронов) используется система из двух или нескольких резонаторов, расположенных в раз.личных прямолинейных промежутках ускорителя и имеющих специально подобранные регулируемыесдвиги фаз, При использовании системы из двух резонаторов возбуждаемых напряжениями с одинако 1выми амплитудами, равными - К,на частоте обращения с регулируемым сдвигом фаз з, где(к - относительная разность частот), расположенных в двухсмеж. ных прямолинейных промежутках рейстрека, т, е. на расстоянииЦЕ)=2 один от другого по азимуту, уско- ряющее воздействие на частицы, обращающиеся с циклической частотой о. эквивалентно действию одного резонатора с аплитудой Р, В то же время возмущающее влияние этой систеМы резонаторов наКомитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Отв. редактор И. В. Макаров Поди. к пен. 4 У 1-195 Тнрлк 11;:О Цснап коп.ГО 1 к .Алатьпрь, тппог 1)афня Я 2 .Чннпсче 1)ства юльт ры 1 запиской ЛСС 1 частицы, обращающиеся в противоположном направлении с угловой частотой щстановится практически несущественным.Возмущающим воздействием системы резонаторов можно управлять не только при помощи изменения сдвига фаз, но также и путем изменения амплитуды на одном или нескольких резонаторах ускоряющей системы.Для резкого повышения эффективной энергии частиц в ускорите. лях производится столкновение встречных пучков разнородных частиц, обращающихся в ускорителе. Совмещение орбит встречны.; пучков осуществляется в заданныс моменты времени при помощи частотного модулятора, обеспечивающего необходимое небольшое изменение Информац .онпо-издательский отдел.Сбьем 0,17 п. и. Зак, 227;1. частоты, приводящее к смещениюорбит пт ков. Предмет изобретенияКольцевой ускоритель заряженных частиц, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в нем, с целью осущсствления одновременного или поочередного ускорения электронов и протонов илп других видов частиц с различными массами и зарядами, а также с целью возможности осуществления столкновения встречных пучков ускоряемых частиц для повышения их эффективной энергии, ускоритель снабжен раздельными инжекторами и раздельными ускоряющими радиочастотными элементамп для каждого типа частиц, имеющих раздельные орбиты, и устройством для совмещения орбит,