Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фазотроне

) фф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1(71) Объединенный институт ядерных исследований(56) Бейтовец В. и др. Динамические измерения на внутреннем пучке ионов УМ. - Международное совещание по циклотронам и их применению, Дубна, ОИЯИ Р 9-85-707, 1985, с.230,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХАМПЛИТУД РАДИАЛЬНЫХ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЧАСТИЦ В ФАЗОТРОНЕ(57) Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для повышения эффективностивывода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка 1 П ).Способ определения максимальных амплитуд радиальных свободных колебани частиц в фазотроне заключается вследующем. Предварительно накапливают П ускоренных частиц на промежуточной орбите, затем сбрасывают П навнутреннюю мишень и определяют минимально необходимую полосу частот11, С-электрода системы растяжки( СР), С помощью той же СР накопленный П доводят до эоны действия системы вывода и выводят из камеры, оп"ределяя при этом минимально н обходимую полосу частот й Е . Экспериментально определяют коэффициент йропорциональности 3 С между приращениемрадиуса и изменением частоты ускоряющего напряжения, а значение максимальной амплитуды А свободных колебаний определяют иэ выражения А дЖ(М - ОЕ, ) /К, где К - расчетноезначение коэффициента компрессии П.Способ позволяет определить максимальные амплитуды свободных радиальных колебаний в фаэотроне.Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано,например,для повышения эффективности вывода частиц из ускорителя, улучшения качества растянутого пучка и т.д.Цель изобретения - определение максимальных амплитуд свободных ради альных колебаний в фазотроне.Данный способ определения ампли туд свободных колебаний в фаэотроне основан на использовании связи между приращением радиуса ускоряемого пучка и соответствующим ему изменением частоты обращения (или частоты ускоряющего напряжения) 4 Е.Связь между изменениями частоты обращения и радиуса частицы при ее ускорении определяется соотношениемДг С() ---- у(1)йс27 йс К(п+1)КГ где К - радиус пучка; и и К - показатель роста магнитного поля и параметр автофазировки на этом радиуйГсе; й и- частота ускоряющегойсполя и ее производная по времени в момент прохождения пучком радиуса К, С = 3 1 О м/с.30Как видно из (1) при небольших приращениях радиуса 4 т линейно связано с й 6. Поэтому, если бы удалось измерить величину Ь Г, необходимую для перемещения пучка по радиусу 35 на величину, равную 1 пока неизвестной ) амплитуде радиальных колебаний, это было бы равносильно измерению самой амплитуды. Процесс растяжки пучка с помощью С-электрода системы растяжки представляет такую возможность.Временная микроструктура пучка н Фазотроне связана с импульсным характером работы этого ускорителя и ха рактеризуется обычно коэффициентом заполнения, определяемым как отношение длительности импульса ускоренных частиц (сброшенных на внутреннюю мишень или выведенных из камеры) 50 к периоду следования этих импульсов. У действующих ускорителей этот коэффициент обычно ранен 0,01-0,05.Для многих физических эксперимен 55 тон желательно иметь пучки ускоренных частиц с возможно более высоким коэффициентом заполнения ( растянутый во времени пучок). Способ растяжки пучка состоит в предварительном накоплении ускоренных частиц на промежуточной орбите радиуса К за счет выключения амплитуды ускоряющего напряжения на дуанте до достижения пучком максимальной энергии и последующем медленном их доускорении с помощью отдельной ускоряющей системы С-электрода.При этом частота ускоряющего напряжения на С-электроде изменяется в 20-100 раз (обратно пропорционально упомянутому выше коэффициенту заполнения н фаэотроне) медленнее, чем у основной (дуантной) программы.Требующийся для растяжки пучка частотный диапазон определяетсядвумя составляющимисфПервая составляющая 4 Е пропорциональна максимальной амплитуде свободных (бетатронных) колебаний Авторая зависит от радиального размера сепаратрисы С-электрода. Коэффициент К зависит от того, как используется растянутый пучок. Если он сбрасывается на внутреннюю мишень, то К=1. Если же растянутый пучок выводится с помощью регенеративной системы вывода ( как это делается на всех существующих фазотронах) то К1 из-за эффекта компрессии пучка при выводе,Величина же ь Е,ф определяется энергетической шириной накопленного пучка и не зависит от режима (внутренний или выведенный пучок).Поэтому определяя экспериментально полосу частот, необходимую для растяжки выведенного пучка 4.1 = " К й Е + йГ , и полосу частот, необходимую для растяжки пучка на внутреннюю мишень А Е = 4 Г, + 4 ГС, найдем дГ,г ( д йа д 1) (1 ")Генератор напряжения на С-электроде обычно представляет собой широкополосный высокочастотный усилитель с задающим генератором, частотная программа которого может легко регулироваться (такая регулировка необходима, чтобы получить близкое к равномерному распределению тока во времени в растянутом пучке).Зная величины Л Й, и М величину максимальной амплитуды свободных1392646 Формула изобретения колебаний можно расчитать по формулеЕ, - а Е,КаЕ- А ЕАа/Ъ Кгде К - расчетное значение коэффициента компрессии пучка. Составитель Е.Громов Редактор А.Долинич Техред И.Верес Корректор В. БутягаЗаказ 189/57 Тираж 832 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул, Проектная, 4 где М - коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментально, м/Гц.Это позволяет обеспечить максимальный коэффициент заполнения при минимальном диапазоне частот С-электрода, что необходимо для наших целей. Таким образом, для экспериментального определения а Е и аЕ не требуется новых устройств; нужно только, чтобы полоса частот генератора С-электрода была достаточна как для растяжки пучка на внутреннюю мишень, так и выведенного пучка. аЕ как следует изпрямо пропорциональна максимальной амплитуде свободных радиальных колебаний. Коэффициент пропорциональности может быть определен экспериментально с помощью следующей процедуры: определяются частоты Е и Е ускоряющего напряжения основного дуанта, при которых пучок приходит, соответственно, на радиусы К и К и находится коэффициент пропорциональности(К 1 Ка)/(Е Еа) Способ определения максимальных 5амплитуд радиальных свободных колебаний частиц в фаэотроне, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что предварительно накопленный пучок вначалесбрасывают на внутреннюю мишень спомощью системы растяжки и определяютпри этом минимально необходимую полосу частот Ь Е, Гц С-электрода системы растяжки, а затем с помощьютой же системы растяжки накопленный пучок доводят до зоны действия системы вывода и выводят иэкамеры, также определяя при этом минимально необходимую полосу частотаЕ , Гц, С-электрода системы растяжки, экспериментально определяют коэффициент пропорциональности между приращением радиуса и изменением часто"ты ускоряющего напряжения Мм/Гц, азначение максимальной амплитуды сво бодных колебаний определяют согласно выражению