Способ определения поперечной области устойчивости пучка заряженных частиц

О П И С А Н И Еи 852156ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик29 о 0/18-2 22) Заявлено 28.03.80 (2 присоединением заявки Лев Государственный комитет) Авторы изобретени Заявител НОЙ СОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОПЕЛАСТИ УСТОЙЧИВОСТИ ПУЧАРЯЖЕННЪХ ЧАСТИЦ к технической зовацо в ускоолебании от числц результаты изме ыхстои- тума Изобретение относитсяфизике и может быть испольрительной технике.Известен способ определения радиальной области устойчивости путем изменения ь частоты обращения и определения интервала частот, в котором пучок имеет отличное от нуля время жизни. Кроме того, моделируя ускоряюцтее напряжение синхротронной частотой, можно измерять ради О альцую апертуру по максимальной амплитуде когерентцых радиально-фазовых колебаний Ц.Способ с модуляцией ускоряющего напряжения синхротронной частотой непри мецим для тех ускорителей, у которых мал коэффициент уплотнения орбиты.Известен также способ, основанный на возбуждении бетатронпых колебаний обращающихся частиц 121. 20Недостатком указанного способа является сложность осуществления из-за высоких требований к стабильности возбуждающих и измерительных устройств в связи с высокой добротностью возбуждаемых ре зоцансов. Кроме того, из-за ухода частот резонансов результаты измерений могут не воспроизводиться, а при больших величинах тока в накопителях в силу зависимостей декрементов затухания когерентцых З 0 бетатронных к а обращающихся части рений неоднозначны.Целью изобретения является повышение точности и упрощение способа без изменения режима работы ускорителя илц накопителя.Это достигается тем, что прц известном способе определения поперечной области устойчивости, основанном на возбуждении бетатроццых колебаний обращающихся частиц, в пучке ускоренных частиц на локальном участке его траектории создают радиальные (вертикальцые) некогерентцые колебания заряженных частиц путем воздействия импульсами магнитного поля, причем частоту следования импульсов в бирают меньшей, чем частота бетатронны колебаний заряженных частиц, длительность импульсов выбирают равной цли меньшей, чем период обращения пучка, а период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных радиальных (вертикальных) колебаний, измеряют зависцмость радиальных (вертцкальных) размеров и времени жизни пучка от амплитуды импульсного магнитного поля и определяют границы радиальной (вертцкальцой) области у чивости в момент достижения максим3зависимости времени жизни от радиальных (вертикальных) размеров пучка заряженных частиц, Таким образом, поперечную область устойчивости пучка можно определить измеряя раздельно радиальные и вертикальные границы области, функциональный характер операций при этом остается неизменным. Выбор параметров возмущающего магнитного поля обусловлен следующими соображениями. Длительность импульса магнитного поля выбирают меньшей или равной периода обращения частиц для того, чтобы заряженная частица, совершив один оборот, не попала в пределах длительности импульса в противофазу своего бетатронного колебательного движения. Период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бетатронных колебаний, для того, чтобы бетатронное колебательное дви.жение заряженной частицы от каждого предыдущего импульса не успело затухнуть к моменту последующего импульса магнитного поля, Частоту следования импульсов магнитного поля выбирают меньшей, чем частота радиальных (вертикальных) колебаний заряженных частиц, для того, чтобы обеспечить нерезонансцый режим раскачки поперечных колебаний, Воздействие магнитного поля приводит к возникновению колебаний заряженных частиц, причем через временной интервал, меньший времени затухания бетатронных колебаний, движение разных частиц будет иметь независимый н случайный характер в результате воздействия таких процессов, как рассеяние на молекулах остаточного газа в камере, спонтанная эмиссия. В ус тановившемся стационарном режиме пучок будет иметь гауссову плотность поперечцо. го распределения заряженных частиц,При малых амплитудах импульсного магнитного поля вынужденное увеличение поперечных размеров пучка (характерным параметром которых является дисперсия) це достигает границ области устойчивости ускорителя, поэтому время жизни не падает, При неизменном числе обращающихся частиц возможно некоторое увеличение времени жизни, обусловленное уменьшением их плотности. С дальнейшим ростом амплитуда магнитного поля, а значит и увеличением поперечных размеров для тех частиц, которые попали в периферийную часть пучка и тем самым оказались ца границе области устойчивость, вероя 1.ость их гибели возрастает тем сильнеи, чем больше амплитуда магнитного поля, что и приводит к уменьшению времени жизни пучка.Таким образом, изменяя амплитуду импульсного магнитного поля и измеряя поперечные размеры и время жизни пучка ускоренных частиц, можно определить область устойчивости и ее границы.10 15 20 25 Зо Формула изобретенияСпособ определения поперечной области устойчивости пучка заряженных частиц, основанный на возбуждении бетатронных колебаний обращающихся частиц, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения способа без изменения режима работы ускорителя илц накопителя, в пучке ускоренных частиц на локальном участке его траектории создают радиальные (вертикальные) цекогерецтпые колебания заряженных частиц путем воздействия импульсами магнитного поля, причем частоту следования импульсов выбирают меньшей, чем частота бета- тронных колебаний заряженных частиц, длительность импульсов выбирают равной или меньшей, чем период обращения пучка, а период следования импульсов выбирают меньшим, чем время затухания бета- тронных радиальных (вертикальцых) колебаний, измеряют зависимость радиальных (вертикальных) размеров и времени жизни пучка от амплитуды импульсного магнитного поля и определяют границы радиальной (вертикальной) области устойчивости в момент достижения максимума зависимости времени жизни от радиальных (вертикальцых) размеров пучка заряженных частиц.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Г. Брук. Циклические ускорители за. 35 40 45 50 55 60 65 4На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - график, отражающий зависимость времени жизни пучка от его радиальных размеров,В накопителе 1 ца локальном участке орбиты установлен импульсный ударный магнит 2, амплитуда поля ц частота следования импульсов которого задается генератором 3, С помощью телевизионной передающей трубки 4 типа диссектор на осциллографе 5 отражается радиальное (вертикальное) распределение плотности пучка. Сигнал с датчика тока 8 поступает ца измеритель времени жизни пучка 7. Указанные приборы (кроме ударного магнита 2) обычно входят в измерительные комплек. сы на ускорителях, Поэтому реализация способа вполне осуществима.Проведенные измерения показали (фиг, 2), что границы радиальной области устойчивости составляют 7 мм. Аналогичные измерения были выполнены и для вер. тикальной области устойчивости.Использование этого способа будет наиболее эффективным в случае проведения диагностических и профилактических мероприятий, так как получаемая информация об области поперечной устойчивости имеет универсальный характер.Редактор И, Гохфель Заказ 3106 еева ректор Изд,133НИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж, Рауш ген горская типография Упрполпграфиздата Мособлисполком 5ряженных частиц. М., Атомиздат, 19 О.2. Кулипанов Т. Н. и др, Труды 111 Всесоюзного совещания по ускорителям заряТираж 856митета СССРоткрытийая, наб. д. 4/5