Способ монохромотизации пучка высокочастотного ускорителя и устройство для его осуществления

ССжИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЕЛЬСТВУ вка пучков бу, дляеизохрон одующую монохрома ным электрически ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(54) СПОСОБ МОНОХРОМАТИЗАЦИИ ПУЧКА ВЫСОКОЧАСТОТНОГО УСКОРИТЕЛЯ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка на выходе из ускорителя и последующее уменьшение его энергетического разброса в.продольном высокочастотном электрическом поле, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью сокращения протяженности области монохроматиза.Изобретение относится к ускорительной технике, а более конкретно, к способам формирования пучка в линейных ускорителях,. и может быть использовано для монохроматизации пучка с временной структурой, имеющего энергетический разброс.Известен способ монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка попе речным магнитным полем и его послезацию высокочастотполем.,ЯО 1109032щ)5 Н 05 Н 7/04 2ции пучка без искривления оси транспортировки пучка, на пучок на участке дегруппировки сначала воздействуют поперечным высокочастотным электрическим полем, а затем - продольным аксиально-симметричным магнитным полем, при этом области воздействия на пучок этих полей пространственно разделены и имеют конечную осевую протяженность.2. Устройство для осуществления способа по и.1, содержащее дегруппи" рователь и расположенный за ним высокочастотный монохроматор, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюсокращения продольных размеров устройства без искривления его оси, дегруппирователь выполнен в виде высокочастотного дефлектора и расположенного за ним магнитного соленоида, при этом высокочастотный дефлектор, магнитный соленоид и высокочастотный монохроматор соосны друг с другом. Согласно известному спасо дегруппировки используется н ная система формирования пучка, ко ;рая состоит из трех поворотных маг нитов, радиус и угол поворота кото рых подобраны с учетом того, чтобы система была бездисперсионной, и д квадрупольных линз, обеспечивающих фокусировку пучка в обеих поперечн плоскостях. Монохроматор представляет собойвысокочастотную секцию, фаза и ам 1109032плитуда высокочастотных колебаний в которой подобраны так, чтобы части" цы со средней энергией не изменяли своей энергии, а частицы с большей энергией тормозились. Однозначная связь между Фазой и энергией дости,гается зависимостью длины траектории частиц в системе поворотных магнитов с поперечным магнитным полем от энер гии частиц.Недостатком этого способа монохроматизации является то, что пучоксмещается с оси ускорителя и не может быть использован для дальнейшего 15ускорения,Известно также и устройство длямонохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, содержащее неизохромную систему из трех поворотныхмагнитов и высокочастотный монохроматор, Недостатком известного устройства является необходимое сцепление пучка с осью ускорителя,Известно и второе устройство,содержащее дегруппирователь и расположенный за ним высокочастотный мо 50 55 нохроматор. Наиболее близким по технической сущности является способ монохроматизации пучка высокочастотного ускорителя, включающий дегруппировку пучка на выходе из ускорителя и последующее уменьшение его энергетического разброса в продольном высокочастотном электрическом поле, 25Согласно известному способу, дегруппировка пучка осуществляется в свободном от полей прямолинейном дрейфовом промежутке, за счет чего .обеспечивается однозначная связь меж ду положением ( Фазой) частицы и ее энергией, 1 онохроматизация ( выравнивание энергий) .осуществляется в высокочастотных секциях с бегущей или стоячей высокочастотной волной. Уменьшение энергетического разброса определяется возможностью растяжения первоначально сгруппированного пучка по фазам, т.е, дегруппирующими свойствами системы. 40Недостатком известного способа является чрезмерно большая протяженность области монохроматизации, т.к. для релятивистских электронных и ионных пучков длина зоны дегруппиров ки может составлять сотни метров.1 Недостатком известного устройстваявляется большая величина его продольных размеров,Пелью данного изобретения является сокращение протяженности в области монохроматизации пучка без искривления оси транспортировки пучка,Поставленная цель достигаетсятем, что в способе монохроматизациипучка высокочастотного ускорителя,включающем дегруппировку пучка навыходе из ускорителя и последующееуменьшение его энергетического разброса в продольном высокочастотномэлектрическом поле, на пучок научастке дегруппировки сначала воздействуют поперечным высокочастотнымэлектрическим полем, а затем - продольным аксиально-симметричным магнитным полем, при этом области воздействия на пучок этих полей пространственно разделены и имеют конечную осевую протяженность,Целью данного изобретения является сокращение продольных размеровустройства без искривления его оси,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем дегруппирователь и расположенный за нимвысокочастотный монохроматор, дегруппирователь выполнен в виде высокочастотного дефлектора и расположенного за ним магнитного соленоида,при этом высокочастотный дефлектор,магнитный соленоид и высокочастотныймонохроматор соосны друг с другом.На фиг.1 представлена блок в схеустройства монохроматизации пучкаускорителя, содержащего соединенныедруг с другом высокочастотный дефлектор 1, магнитный соленоид 2, высокочастотный монохроматор 3, а такжевыводные каналы или продолжение ускорителя 4.На Фиг,2 представлена зависимостькоэффициента монохроматизации пучкаот коэффициента растяжения сгустка.Предложенный способ осуществляетсяпри помощи устройства монохроматизации пучка ускорителя следующим образом. Пучок частиц с временной структурой сначала дегруппируется. Легруппировка обеспечивается использованиемкомбинации поперечного высокочастотного электрического поля в дефлекторе 1 и продольного магнитного поля всоленоиде 2, Соленоид и дефлекторсоосны с осью ускорителя. В зависи+( при этом темп ускорениясоставит 703 от номинального. Пучок5с уменьшенным энергетическим спектром легче проводить по. каналам транспо ртиро вки к мишеням, токопрохождение через которые существенно зависит от энергетического разброса,Параметры устройства и режим егоработы следует выбирать в общем слу-,чае из условия достижения максимальной величины коэффициента растяженияпучка К раст., так как при этом, сог 15 ласно фиг,2, повышается и степеньмонохроматизации, характеризуемая- (-+ 1)Е 2 40 мости от энергии и местоположения частицы относительно фазы поля (lвк в дефлекторе, частицы приобретают различные радиальные Хк и угловые отклонения Х, (начальное линейное и угловое отклонение Хи Хо равно нулю) .ес. с 1Хк =в.павЕе 1:,с 1Хк = -в 1 п У,2 Евх фгдеЕ - энергия частиц; с 1 - длина дефлектора; С; - амплитуда поперечного электрического поля в дефлекторе; с 1 - фаза сгустка относительно нуля +ехполя в дефлекторе. Фазовая протяженность первоначального сгустка достаточно мала. Таким образом, на входе соленоида частицы имеют в зависимости от энергии различные радиально- угловые характеристики. Движение частиц в соленоиде 2 существенно неизохронно и зависит от начальных радиально"угловых характеристик. При этом достигается однозначная связь между энергией частицы и ее положением в сгустке. При изменении поля в соленоиде от 0 до 12 ТА. Первоначально 30 сгусток растянется на 180 . В соосном с осью ускорителе монохроматоре 3 происходит выравнивание энергии частиц соответствующим подбором фазы и амплитуды ускоряющего поля. При этом средняя частица пролетает монохроматор в нулевом ускоряющем поле, частицы с большей энергией тормозятся, с меньшей энергией ускоряются. Уменьшение энергетического разброса зависит от степени дегруппировки первоначального пучка.Растянутый пучок с уменьшенным энергетическим разбросом можно ускорять, не нарушая его энергетического разброса в режиме фазопеременного ускорения, т,е. выбирая фазу инжекции 25где % - длина волны высокочастотного поля;Ч - первоначальная фэзоваяширина сгустка30 Е и ЬЕ/К - средняя энергия и энерге"тический разброс частицв сгустке;й - длина дефлектора;Я - амплитудное значение поля 35 в дефлекторе;1 - расстояние между дефлектором и соленоидом;Н - напряженность магнитногополя соленоида;Б - эффективная длина соленоида;е - заряд частицы. Данное изобретение позволит заменить несколько ускорителей одним-бо, лее простым и дешевым и позволит уп-.ростить конструкцию устройства, 11109032к ФОМА 1010 КрасЯяжеииифИг. г актор С,Титов ,Техред А.Кравчук Корректор 0,11 иплеТираж 4 аказ 106одписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,