Способ ускорения пучка заряженных частиц

(19) (11) 1) Н 05 Н 13 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСК иг. Р(56) 1. Авторское свидетельство СССРк 876046, кл. Н 05 Н 13/00,20.06.80 (прототип).(54)(57) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА .ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ по авт, св. СССРУ 876046, о т л и ч а ю щ н й с ятем, что, с целью расширения за счет увеличения диапазонов рабочих резимов Функциональных возмоаностейспособа, в течение каздого периодически повторяющегося цикла произвб"дят одно дополнительное выключениеи одно дополнительное включениеСВЧ-поля на спадающем участке ведущего магнитного поля,ри этом про-.межуток времени мелду дополнительным выключением и включением СВЧ-поля больше времени затухания бетатронных колебаний пучка заряженныхчастиц.Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения сильноточныхрелятивистских пучков или интенсивных электронных колец для коллективного ускорения ионов.По основному авт. св. Р 87604 б известен способ ускорения пучка заряженных частиц, основ"нный на возбуждении переменного во времени ведущего магнитного поля, включении СВЧ-поля при минимальном значении ведущего магнитного поля с одновременной инжекцией порции заряженных частиц в центральную область веду-. щего магнитного поля,и последующим ускорением порции частиц в циклотронном режиме до выведения их на релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего магнитного поля, которое формируют периодическим во времени с отличной от нуляпостоянной составляющей, и после выведения порции частиц на релятивист"скую орбиту выключают СВЧ-поле на спадающем участке ведущего магнитного поля, выводят пучок на промежуточную релятивистскую оРбиту с радиусом, большим радиуса первоначальной релятивистской орбиты, при достижении ведущим магнитным полем минимального значении вновь включают СВЧ-поле, одновременно инжектируют в центральную область веду 20 ЗО щего магнитного поля новую порцию 1,заряженных частиц, ускоряют эту пор-цию частиц до релятивистской энергии на восходящем участке ведущего магнитного поля с одновременным захватом в ускорение придыдущей порции частиц с промежуточной орбиты,40 и после выведения суммарной порции частиц на первоначальную релятивистскую орбиту на восходящем участке ,ведущего магнитного поля периодически повторяют всю последователь 45 ность вышеуказанных операций.Однако функциональные возможности этого способа недостаточно широки, так как накопление частиц необходимо вести при весьма высоких значениях амплитуды импульса ведущего магнитного поля и при малом, ,менее полупериода, времени, отводимом для обеспечения затухания бета- тронных колебаний пучка от радиационного трения, которое необходимо , для полного захвата пучка с промежуточной орбиты. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа за счет увеличения диапазонов рабочих режимов.Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу в течение каждого периодически повторяющегося цикла производят одно дополнительное выключение и одно дополнительное включение СВЧ-поля на спадающем участке ведущего магнитного поля, при этом промежуток времени между дополнительным выклю. чением и включением СВЧ-поля выбирают большим времени затухания бетатронных колебаний пучка заряженных частиц.На фиг. 1 показана схема расположения орбит электронных пучков в процессе накопления," на фиг. 2 эпюры изменения суммарного магнитного ведущего поля В по времени, СВЧ-поля и импульсов тока заряженных частиц 3На фигурах приняты следующие обозначения: граница 1 областей ведущего 8 и ускоряющего Г полей, траектория 2 пучка до выхода на релятивистскую орбиту, релятивистская орбита 3, промежуточная релятивистская орбита 4 и источник 5 заряженных частиц.Вектор поля 9 перпендикулярен плоскости чертежа на фиг. 1, а вектор поля Е параллелен этой плоскости.Способ осуществляют следующим образом. Ведущее магнитное поле Ь формируют в соленоиде путем одновременного возбуждения постоянного и переменного затухающего магнитных полей. Затухание импульсного магнитного поля есть следствие активных потерь энергии при возбуждении поля генератором тока, действующим на принципе разряда конденсаторной батареи на индуктивность электромагнита ведущего поля ускорителя, При минимальном. значении .суммарного ведущего поля В в момент времеии 11 возбуждают СВЧ-поле, например, волны типа 31, с помощью СВЧ-генератора. Одновременно с включением СВЧ-поля инжектируют из источника 5 заряженных частиц порцию заряженных частиц с токомв центральную область вецущего магнитного поля. Ускоряют.эту порцию в циклотронном режиме навосходящем участке первого полупериода ведущего поля по траектории 2 дорелятивистской энергии; которойсоответствует релятивистская орбита3. Пучок сохраняется на этой орбите до окончания процесса затуханияимпульсного магнитного поля и далеепри поле, соответствующем величинеЬ . После затухания импульсного ве Одущего магнитного поля в моментвремени 1 включают СВЧ-поле. Приэтом может быть оставлено высокочастотное напряжение небольшой амплитуды необходимое только для компенсации потерь энергии пучка отсинхротронного излучения. Спустявремя, меньшее, чем время жизнипри данном вакууме первой порциичастиц, выведенной на релятивистс-20кую орбиту с энергией., соответствующей постоянному ведущему магнитному полю, ускоряет следующую порциючастиц, незахваченную при первомвключении СВЧ-поля, Этот процесс 25начинается с включения СВЧ-поляв момент времени 1 . Далее в момент временила СВЧ-поле отключаюти выводят пучок йутем дальнейшегоуменьшения суммарного ведущего поляот величины 8 до б на промежуточную орбиту 4, радиус которой большерадиуса орбиты 3. При значении индукции магнитного поля 8 в моментвремени 1 вновь включают СВЧ-полеи одновременно включают источникзаряженных частиц, т.е.инжектируют.в центральную область новую порциюзаряженных частиц. Ускоряют эту пор-.цию до релятивистских энергий на .восходящем участке первого полупериода суммарного ведущего магнитного поля, при этом одновременно захватывают в ускорение предыдущую порцию частиц с промежуточной брбиты 4. В этом процессе новый ускоряе- мый пучок движется от центра к орбите 3 по разворачивающейся спирали 2, а предыдущий накопленный пучок, движется к орбите 3 по сворачивающейся спирали по направлению от орбиты 4. Когда новый и уже накопленный пусок попадают на орбиту 3они:далее двигаются вместе, так как накоп-, ленный пучок захватывается в режим ускорения высокой частотой.После выведения суммарной порции частиц на орбиту 3 пучок сохраняется на ней в течение всего времени затухания импульсного ведущего поля. .После затухания импульсного ведущего поля опять отключают СВЧ-поле в момент времени 16 . Спустя время, меньшее времени жизни накопленного пучка, вновь включают СВЧ-поле в момент времени 1 и выКлючают его в момент времени, повторяя весь цикл операций по переводу суммарной порции частиц на промежуточную орбиту 4 на спадающем участке магнитного поля с последующим дривлечени- :. ем третьей и т,д. порций частиц;Таким образом, циклы могут повто ряться в количестве, определяемом ограничением на интенсивность иакоп. ленного пучка.При этом весь процесс осуществля ется при работе возбуждающего ведущее магнитное поле генератора тока в режиме периодически затухающих циклов, что расширяет фуикционалъныв .возможности способа.102779 2 Техред Л.Микеш рректор И. Эрцей Редактор Л. Утехи сн 4 5 ал ППП "Патент", г, Ужгород Проектная, 4 Заказ 8906/1 Тираж 782 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб