Способ генерации пучков электромагнитного излучения в слабофокусирующем синхротроне и устройство для его осуществления

(О) 8,8) ва делам изобретений (4:3) О 13 оликовдио 30.10.82. Бюллст(и(, Л) 40 и открытий(72) Авторы ИЗОООС ГСИ(5 Е. М, Мороз, К. Н. Шорин и А. С. Яров Ордена Ленина физический институт им. П. 1, Лебедева(54) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ПУЧКОВ ЭЛЕКТРОМАГН 14 ТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СЛАБОФОКУСИРУ 1 ОЩЕМ СИНХ 1 зОТРО 1)Е И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(26) Приор(тс Изобретение относится к ускоритслшгойтехнике, в частнгсти к использованию электронов высоких энергий, ускоренных в синхротроне, для генерации пучков тормозногоизлучения,Известен способ генерации пучков электро)мапп(тного излучения, в котором генерация осуществляется сгустками ускоренныхэлектронов, обращающимися по замкнутойОроите в кольцевом скорителе электронов - синхротроне 11).Недостатком способа является невысокаяинтенсивность генерируемых пучков излучения, вследствие чего этот способ оказалсяменее эффективным по сравнению со способами генерации аналогичного излученияв магнетронах, клистронах, а впоследствисв лазерах.Известен также способ генерации пучковэлектромапштного излучения, включающийускорение электронов до рабочей энерпшс последующим их удержанием на достигнутом уровне энергии путем формированияплоской вершины магнитного цикла 2,Недостатками этого способа являютсябольшой вертикальный размер сечений генерируемых пучков электромагнитного излучения, большая угловая расходимостьэтих пу)ков, что удлиняет сроки выполнешэя работ по абсорбционной спектроскопии и снижает точность и(эЗки)3 х измесии и рбот)х по г 1 оминссцснции Олмпро 30,1(иков, и невысокая степень ли(сйий иоляриздции генерируемых пучков, то снижает точность измерений опти сских констант, комплексюй диэлсктри:сской 1 ронинсмост) веществ, в Сслс,(овдннях свойств нлс- НО К ОИТИ 1 ЕСКИ 1 И (СТ)Д(5(н, 13 ИГГ 1 С:1013(1 Н(н ( 3 ГОи 01(и:3 дционн 1 зх сост 051 ний чк 303 и дР.1( 1 сл 1 О изидстсни)1 5113 л 51 стся хсн 1 н 1 снисвертикальных рдзмсров поперечного се с И Гг(01)ой РДСХО;1 И)0(.Т 11 Н(КОВ.11ставленная цель достигается тем, чтов известном способе генерации пучков 1 Л эгситро.1 аГнитного изг 1 чсии 51 в с)1 доофокусирующсм синхротронс, вклочдющем ускорение электронов до рабочей энергии с посте,(мОциих удсржд(исм на достигнутом уро 3 нс энергии путем формирования плос кой вершины магнитного цикла, в моментдостижс шя рабочей энсргш электронов на вернине магнитного циклд измеряют наклон большой оси поперечного сечения сгустка циркулирующих электронов нд не- скол ких азимутах, путем Фурье-анализа выделяют первую дзн утдльную гдрмо)ику измеренного наклона, определяют сс амплитуду и фазу, затем ихпульсно, с помощью полюсной обмотки, созддют дополнительную радиальную составляющую всду 774526щего магнитного поля, равную пулю в цепгре рабочей облас 1 и, лш 1 ейпо зависящую От радиуса ороиты, с первой азпмутальноп гармоникой, паходящеися в противофазе соответствующеи гармоникой наклона, затем устанавливают амплитуду созданной гармоники по эффекту компенсации наблюдаемого наклона.Для осуществления способа предложеноустройство, содержащее С-ооразныи электромагнит, вакуумную камеру, систе 1 формирования магнитного цикла с плоской вершиной, систему стаоплизацппровпи напряженности управляющего магппгпого поля на плоской вершине и раз:5 ещенуО на полюсах электромагн 51 та секциопи 1)овапную по азимуту полюсную оомотку с симмегричным расположением ампер-витков относительно медианнои плоскости, с полным количеством ампер-витков, равным нулю, как в верхней, так и в нижнеи частях оомотки, с противоположным направлением ампер-витков как симметричных, так и лежащих по разные стороны от вертикальнои координатной цилиндрическои поверхности, проходящей через центр рабочеи полости.На фиг, 1 схематически изображено предлагаемое устроиство в диаметральном сечении синхротрона вертикальной плоскостью; на фиг, 2 - зависимость вводимои дополнительнои радиальной составляющей йг управляющего магн 11 тного поля от радиуса К орбиты электронов, полученная при испытании предлагаемого устройства.На чертеже приняты следующие ооозначения: 1 - полюса электромагнита с 1 шхротрона, 2 - витки полюснои обмотки, создающеи дополнительную радиальную составляющую управляющего магнитного поля, 3 - наолюдаемое и измеряемое сечения сгустка ускоренных электронов с углом а наклона Оольшой Оси, 4 - вакуумная камера синхротрона, 5 - след медианной плоскости синхротрона, б - след вертикальной координатнои цилиндрической поверхности.Из графика йг(К) на фиг. 2 следует, что требуемая линейность вводимой дополнительнои составляющей поля имеет место в области шириной 10 см, значительно превышающей область циркуляции сгустка электронов в синхротроне, составляющую 2 - 4 см, с учетом возможных радиальных искажений равновесной орбиты.Использование изобретения позволит достигнуть уменьшения вертикального эмиттанса генерируемых пучков в 6 враз по сравнению с известным способом генерации пучков электромагнитного излучения. При этом ожидаемые уменьшения вертикального размера и угловой расходимости генерируемых пучков электромагнитного излучения составляют 1,5 - 4 раза, в зависимости от условий вывода и фокусировки генерируемых пучков и от используемой области 1 О 5 "0 60 40 -5 50 5 д 60 65 генерируемого спек 1)а, Сгепень поляр 1 нации 13 ывод 1 мь 1 х 11 Учков с 11 хРОт 1)он 1 ОО пзлуче 111 я, сост 1 Вля 01 ца 5 Б 1 з 3 есг 1 Ом способе генерацш около 60%, моакег быгь доведена до 901 о и выше при исяользовапп 51 предложенно 1 о способа. Формула пзобрете 1 пя 1. Способ генерации пучков электромагнитного излучения в слабофок 5 сирующем синхротроне, включающий ускорение электронов до рабочей энерпш с последующим пх удержанием па достигп 3 том уровне энергии путем формирования плоскои вершины магнитного цикла, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения вертикальных размеров попере шого сечения и угловой расходимости пучков, в моме 1 гг достижения рабочей энергии электронов на вершине магнитного цикла измеряют наклон большой оси поперечного сечения сгустка циркулирующих электронов на нескольких азимутах, путем Ч 5 урье-анализа выделяют первую азимутальную 1 армонику измеренного наклона, определяют ее ами;штуду и фазу, затем импульсно, с помощью полюсной обмотки, создают дополнительную радиальную составляющую ведущего магнитного поля, равную нулю в центре рабочей области, линейно зависящую от радиуса орбиты, с первой азимутальной гармоникой, находящейся в противофазе с соответствущей гармоникой наклона, затем устанавливают амплитуду созданной гармоник 1 по эффету ко , пепсации на Олюдаемого наклона.2. Устройство для реализации способа по п. 1, включающее С-образный электромагнит, вакуумную камеру, систему формирования магнитного цикла с плоской вершиной, систему стабилизации уровня напряженности управляющего магнитного поля на плоской вершине и размещенную на полюсах электромагнита секционированную по азимуту полюсную обмотку с симметричным расположением ампер-витков относительно медианной плоскости, с полным количеством ампер-витков равным нулю как в верхней, так и в нижней частях обмотки, с противоположным направлением ампер-витков, как симметричных, так и лежащих по разные стороны от вертикальной координатной цилиндрической поверхности, проходящей через центр рабочей полости. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прохоров А. М, Когерентное излучение электронов в синхротроне в области сантиметровых волн., Радиотехника и электроника, том, 1, вып, 1, 1956, с, 71.77:521) ра, Тру,1 ы 111 Бсссо 1 ознопо совещания по ускорителям заряженных частиц, том. 1, М Наука, 1973 (прототип),/ с l гдиг 1 Составитель Е. Медведев Редактор Е. Зубиетова Тсхред В. Рыбакова Корректор Е. Хмелеказ 1673,14 Изд, Ъ"а 242ПО Поиск Государственного комитета СССР113035, Москва, Ж.35, Раушск ипографии, пр. Сапунова 2. Михайлин В. В, и др. Опыг использования сннхротрона ФиЛн на 680 МЭВ в вакуумной ультрафиолетовой област 11 спектраж 856 Подписноеделам изобретений и открытийнаб., д. 4,5