Изохронный циклотрон

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1)4 Н 05 Н 13 00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ Изобретение ной технике. Существо изо ведении в це относится к ускориЦель - повышениебретения заключаеттральную часть цикл тел во ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Объединенный институт ядерныхисследований(Б 11), Ле Киен Тхань (7 М) и ЗденекТрейбал (СБ)(56) Ливингуд Дж. Принципы работыциклических ускорителей.-М.: Иностр.лит-ра, 1963, с.309.Аленицкий И.Г. и др. Труды пятогоВсесоюзного совещания по ускорителямзаряженных частиц. - М.: Наука, 1977т.1, с.154.(54) ИЗОХРОННЫИ ЦИКЛОТРО 1Изобретение относится к области ускорителей заряженных частиц, в частности к ускорению и изохронном циклотроне протонов, дейтонов, отрицательных ионов различных элементов . до энергий в несколько десятков МэВ.Цель изобретения - повышение КПД изохронного циклотрона, одновременного ускорения и вывода положительных и отрицательных ионов одного и того же элемента.На чертеже схематично изображена ускоряющая система циклотрона, поперечное сечение,801457180 трона дополнительного источника ионов противоположного знака заряда по отношению к ионам из основного источника. 11 ри этом оба источника располагаются на одинаковом расстоянии от центра, сдвинуты по азимуту относительно друг друга на 180 и повернуты по азимуту на угол о( =агсз 1 п 1,25 т 10 11/Е А аЧ., где М- макси,мальная энергия ускоряемых положитель" ных и отрицательных ионов, эВ АМ - максимальный набор энергии ионами за один оборот, эВ; А и Е - соответственно приведенная атомная масса и заряд ускоряемых ионов. Кроме того, центральной части кромки дуанта при- Я дана Б-образная Форма. Такое конструктивное выполнение циклотрона позволяет в нем одновременно ускорять положительные и отрицательные ионы, например протоны и ионы Н , что повышает КПЦ ускорителя почти в два раза. 1 ил,Система включает мишень и электростатический деФлектор для вывода обоих пучков положительных и отрицательных ионов, дуант 1, центральная часть кромки которого имеет Б-образную Форму, два источника 2 и 3 ионов соответственно для протонов и для Н ионов. В области вывода установлены перезарядная мишень 4 и электростатический деФлектор 5, отрицательные ионы и протоны, двигаясь соответственно по траектории 6 и 7, выводятся из циклотрона через выводные каналы 8 и 9.%радиусов орбит ионов на первом и втором полуоборотах, т.е. Угг -г1 гЕр АЕ.,ГДЕ Г 2 -ЭЕ 82(2 Ер АЕррГ 2 = - Щ - Щ-ЩЩ- -е я 1 О 15 20 где Ч - ускоряющее напряжение на 25дуанте, В,Для циклотрона УИ при ускорении протонов и Нионов (А=1; Ч==40 кВ; р, = 1,7 Тл) д 4 0,78 см.В существующих в изохронных циклотронах ионных источниках с накаленным катодом, создающих пучки протонови Н ионов, диаметр разрядной камерыв медианной плоскости не превышает10-12 мм. ЗБФо р мул а 40Таким образом, пучок протонов проходит перезарядную мишень, лишь незначительно изменяя свои характеристики, и при дальнейшем ускорении достигает электростатического деф лектора 5. С помощью дефлектора примерно 50-701 протонного пучка выводится во второй канал 9 внешнего пучка. Для обеспечения обхода на первом полуобороте разрядной камеры вто рого источника ионами, выходящими из разрядной камеры первого источника и наоборот, необходимо, чтобы радиус разрядной камеры не превышал некоторого значения, которое определяется характерными параметрами изохронного циклотрона. Как видно из чертежа радиус разрядной камеры каждого из источников не должен превышать разность з 145Изохронный циклотрон работает следующим образом.Н ионы извлекаются положительной полуволной электрического поля дуанта из источника 3 и, двигаясь по траектории 6, обходят источник 2, ускоряются за счет высокочастотного напряжения на дуанте до конечной энергии, например 40 МэВ, достигая перезарядной мишени 4, которая представляет собой пленку из графита или углеродосодержащего материала толщиной 2 - 5 мкм и протяженностью вдоль радиуса несколько миллиметров.Пройдя такой слой углерода все Н" ионы за одно прохождение теряют оба электрона и превращаются в протоны, которые отклоняются магнитным полем циклотрона и направляются в , канал 8 внешнего пучка.Протоны извлекаются отрицательной полуволной электрического поля дуанта из источника 2 и, двигаясь по траектории 7, обходят источник 3 и также ускоряются до энергии 40 мэВ. Достигнув перезарядной мишени 4, пучок протонов проходит ее без изменения заряда. При величине высокочастотного напряжения на дуанте 40 - 50 кВ протоны проходят перезарядную мишень в течение 2-3 об. Ионизационные потери протонного пучка составляют 5-15 кэВ за одно прохождение. мишени, а многократное рассеяние протонов в мишени в течение 2-3 об. приводит к увеличению амплитуд свободных колебаний протонного пучка неболее, чем на 1 ОХ. И, И - кинетическая энергияионов на первом и второмполуоборотах, эВ;е и К - заряд, К и энергия покоя эВ, протона;А - атомный вес иона;р - магнитное поле в центрециклотрона, Тл.После некоторых преобразований поЧАЕ ор еЧд(Ч 2-Т) лучиме/3,) из обретения Изохронный циклотрон, содержащий магнитную систему, ускоряющую систему, включающую дуант и ионный источник, и систему вывода, включающую электростатический дефлектор, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения КПД циклотрона путем одновременного ускорения и вывода двух пучков противоположно заряженных ио- нов одного и того же элемента при максимальной энергии обоих пучков, в центральной части циклотрона дополнительно установлен второй ионный источник, расположенный на таком же расстоянии от центра магнита, что и основной источник, но сдвинутый по азимуту относительно него на 180, при этом оба источника повернуты по азимуту на угол Ы, выбранный из условия5 1457180 максимальная энергия ускоряемых положительных и от рицательных ионов, эВ;максимальный набор энергии ионами за один оборот, эВ;5 где 1 к А и Е - приведенная атомная массаи заряд ускоряемых ионовсоответственно, а центральная часть кромки дуанта вымо тавител ктор А,Обручар ктор А.Мотыль Техред М.Ходани Подписное изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС5, Раушская наб., д. 4/5 Проектная Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,Заказ 7564/58 Тираж 77 ВНЮШИ Государственного комитета113035, Москва,6полнена имеет) Б-образную Форму, при этом поперечный размер каждого из источников меньше разности радиусов орбит ионов на первом и втором полуоборотах, а на конечном радиусе циклотрона перед электрическим дефлектором установлена перезарядная мишень.