Циклотрон

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК с 59 4 Н 05 Н 13 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а нен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ( 71) Объединенный институт ядерныхисследований. СгаййосК М.К. Труды пятого Всесоюзного совещания,по ускорителям заряженных частиц. М., "Наука", 1977,т,1, с. 45-153.(54)(57) ЦИКЛОТРОН, содержащий инжектор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блокимагнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы, которые подсоединены к клеммам для подключения к источнику высокочастотного питания,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью .уменьшения габаритов устройства, упрощения его конструкции и повышения надежности, в устройство вве 801114317 А дены две коллимирующие диафрагмы,инжектор выполнен в виде подсоединого к клеммам для подключения к источнику высокочастотного питания четвертьволнового коаксиального резонатора с источником ионов на егоцентральном стержне и отверстием вего наружном цилиндрическом экране,при этом четвертьволновой коаксиаль-ный резонатор расположен между секторными блоками магнита, эмиссионныеотверстия источника ионов и отверстие в наружном цилиндрическом экране четвертьволнового коаксиального резонатора расположены по общей оси, которая лежит в медианнойплоскости циклотрона, центральнаяось четвертьволнового коаксиального резонатора перпендикулярна медианной плоскости циклотрона, одна коллимирующая диафрагма расположена ввакуумной камере на азимутальном расстоянии 90 от этой оси, а другаяколлимирующая диафрагма расположенав вакуумной камере на азимутальномрасстоянии 180 от этой же оси,Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при разработке ускорителей с квазинепрерывным пучком циклотронного типа.Известен циклотрон, содержащий магнитную систему, выполненную в виде секторных блоков, и систему внешней инжекции.При работе устройства ускоряемые частицы инжектируются внутрь вакуумной камеры циклотрона, пройдя через форинжектор, систему формирования временной структуры пучка, тракты проводка и поворота пучка.Недостатком известного устройства является наличие большого количестве функциональных элементов в его инжекционной части, что требует больших эксплуатационных расходов и снижает надежность циклотрона.Наиболее близким техническим решением к изобретению является циклотрон, содержащий инжектор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы, которые подключены к системе высокочастотного питания.В известном устройстве инжектор состоит из источника ионов ускорителя типа Кокрофта на энергию 300 КэВ (форинжектора), системы транспортировки из 15 комплектов электростатических квадруполей, ахро. матической системы поворота пучка в плоскости, прерывателя и клистронного группирователя, формирующих сгустки частиц определенной длительности, Весь инжекционный тракт длиной в несколько десятков метров откачивается сложной высоковакуумной системой, состоящей из десятка вакуумных насосов.При работе устройства инжектируемый кусок проходит до входа в ускоритель весь инжекторный тракт, а наличие большого числа элементовв последнем снижает надежность устройства, что является одним из недостатков известного устройства.Недостатками известного устройства являются также его большие габариты и сложность конструкции.Цель изобретения - уменьшение габаритов устройства, упрощение его конструкции и повышение надежности.5 5 20 сионное отверстие источника ионов и отверстие в наружном цилиндричес 25 30 35 40 4550 Цель достигается тем, что в циклотроне, содержащем инжектор и вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы, которые соединены с клем" мами для подключения к источнику высокочастотного питания, введены две коллимирующие диафрагмы, а инжектор выполнен в виде подсоединенного к клеммам для подключения кисточнику высокочастотного питаниячетвертьволнового коаксиального резонатора с источником ионов на его центральном стержне и отверстиемв его наружном цилиндрическом экране, при этом четвертьволновой коаксиальный резонатор расположен междусекторными блоками магнита, эмиском экране четвертьволнового коаксиального резонатора расположены по общей оси, которая лежит в медианнойплоскости циклотрона, центральнаяось четвертьволнового коаксиальногорезонатора перпендикулярна медианной плоскости циклотрона, одна коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расстояонии 90 от этой оси, а другая коллимирующая диафрагма расположена в вакуумной камере на азимутальном расостоянии 180 от этой же оси.На фиг,1 дано сечение устройства поперек медианной плоскости; на фиг.2 - вид перпендикулярно медианной плоскости, на фиг.3, 4 - конструкция инжектора.Устройство содержит вакуумную камеру, снаружи которой установлены секторные блоки 1 магнита, а внутри расположены ускоряющие резонаторы 2,между секторными блоками расположен четвертьволновый коаксиальный резонатор 3 с источником ионов 4 на его центральном стержне, пуллер 5, отверстие 6, расположенное в наружном цилиндрическом экране резонатора, и две коллимирующие диафрагмы 7.Циклотрон работает слеДующим образом,В коаксиальном четвертьволновом резонаторе 3 возбуждается высокочас тотное поле на частоте, равной частоте ускоряющего напряжения циклотрона, либо кратной ей. Поле коаксиального резонатора 3 распределе1114 З 17 4 Ьг.г фигЗ но так, что способно эффективно вытягивать ионы из источника ионов 4через эмиссионное отверстие 6. Пуллер 5 и эмиссионное отверстие расположены так, что их центральная осьсовпадает с медианной плоскостьюблоков 1 магнита циклотрона. Энергия частиц, идущих в ускорение, ихпространственная,и временная структура определены пуллером. 5 и диафрагмами 7 первого оборота. Диафрагмы 7, вырезающие пучок, устанавлива 1 ются в место максимальной пространственной и энергетической дисперсииускоряемого пучка (90 и 180 от осиинжектора), при этом используютсяанализирующие свойства магнитногополя циклотрона, Из фиг,1 видно, чтотраектория первого оборота беспрепятЭственно огибает конструкцию инжекторав медианной плоскости циклотрона. ВНИИПИ Заказ 8558/6Тираж 793 Подписное Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная, 4 Мощность возбуждения инжекторацнклотрона будет относительно небольшой ввиду того, что емкость: источник - пуллер мала (практическиразомкнутая линия), а диаметр электродов коаксиального резонатора внеускоряющего зазора циклотрона можносделать достаточно большим. Уменьшение диаметра резонатора в медиан ной плоскости для обеспечения условий обхода на втором обороте и формирования поля экстракции практически не влияет на мощность потерь врезонаторе, так как происходит в об ласти пучности напряжения.Преимущества по сравнению с прототипом обусловлены значительнымсокращением длины инжекционного тракта и уменьшением числа элементов в 20 нем, при этом требуемая группировкаинжектируемого пучка обеспечиваетсяналичием коллимирующих диафрагм.