Секционированная магнитная система для циклических ускорителей частиц

СССР г 1 БЖС Ы ПИСАНИЕ ИК АВТОРСКОМУ ОБРЕТЕ ЕТЕЛЬСТВУ Е. М. МорозСЕКЦИОНИРОВАННАЯ МАГНИТНАЯ СИСТЕМДЛЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ УСКОРИТЕЛЕИ ЧАСТИЦ ванным магнитным системам для ускорения заряженных чаций, исследования структуры волн и других подобного рода екциони ужа щих ных реа икрорад Изобретение относится к с ро для циклических ускорителей, сл стиц при осуществлении ядер к атомных ядер, генерировании м и целей. В известных магнитных системах для женных частиц имеют вид развертывающ ряющий элемент должен охватывать все в дает применять для ускорения частиц сист чивать большую мощность для их питания Необходимость оставлять большие за ками вакуумной камеры вынуждает ув магнитным полем и откачиваемый высок используемый для движения частиц, и ув мощность его питания. Магнитные системы для микротронно обеспечивают магнитной фокусировки, ч ограничения достигаемой энергии и интенс ускоренных электронов. Кроме того, при ускоренных частиц теряется при выводе и Цель изобретения заключается в улуч стик секционированной магнитной сист частиц, повышении энергии и интенсивно и облегчении их вывода из ускорителя. Это достигается обеспечением устой частиц по соприкасающимся на некотор в свою очередь, достигается выполнением чтобы соприкосновение траекторий происхускорителей траектории заряхся спиралей, а так как ускотки траектории, то это вынужему сложных дуантов и затразоры между дуантами и стенеличивать объем, занимаемый овакуумными насосами, но не еличпвать вес электромагнитаго способа ускорения частиц не то служит основной причиной ивности пульсирующих потоков этом значительное количество х из ускорителя.шенин электрических характериемы циклических ускорителей сти пучков ускоренных частиц чивости движения заряженных ом участке траекториям, что, секций магнитной системы так, одило на расположенном между явлено 14 февраля 1957 г. за ЛЪ 566677 в Комитет по делал изобретений и открытий при Совете Министров СССРсекциями и свободном от магнитного поля участке траектории, в которомрасположен ускоряющий элемент.Применение предлагаемой магнитной системы позволяет заменитьдуанты небольшим ускоряющим элементом, расположенным вне магнитного поля, и значительно уменьшить зазор между полюсами электромагнита, регулировать энергию пучка в широком диапазоне без изменениянапряженности магнитного поля и без перестройки радиочистоты,Согласно изобретению, магнитная система состоит из несколькихмагнитных секторов с одинаковой или различной напряженностью магнитных полей, близких к однородным. В промежутках между секторамимагнитное поле отсутствует или имеет небольшую напряженность, посравнению с напряженностью поля в секторах. В одном из промежутковмежду секторами в точке, через которую проходят все траектории заряженных частиц, расположен ускоряющий элемент. В остальных промежутках располагается измерительная аппаратура и выводное устройство,На чертеже изображена принципиальная схема одного из возможныхвариантов предлагаемой секционированной магнитной системы (с магнитным полем одинаковой напряженности),Ускоряемые частицы движутся по замкнутым траекториям, представляющим комбинацию прямолинейных участков и дуг окружности.ВВ - линия соприкосновения траекторий; Оь 0 - центры кривизнытраекторий; г - радиус кривизны траектории; А - ускоряющий элемент;прямые линии ВС, бб, ЕУ, Уб, Х б, Е Х, Э 6, ВС определяют границымагнитных секторов. Траектория частицы представляет собой совокуйность овальных замкнутых кривых (на чертеже изображена одна из такихтраекторий),При каждом прохождении через ускоряющий элемент А энергия частицы возрастает, и частица переходит с меньшей на большую овальнуютраекторию.Устойчивость движения частиц обеспечивается действием краевыхмагнитных полей в точках входа и выхода частиц из магнитных секторов,Частоты вертикальных и горизонтальных бетатронных колебаний частицзависят от угла поворота , орбит в первом и четвертом секторе, от угланаклонаграницы второго сектора к линии симметрии магнитной системы, от длины прямолинейного промежутка ВВ, от длины интервалаВб между точками пересечения продолжений границ ВС и 06 магнитныхсекторов с границей Уб, параллельной линии симметрии, а также от регулируемых углов, которые используются для управления вертикальной игоризонтальной фокусировкой частиц. Область устойчивости движениячастиц определяется условиемсов р,(1,(О О)где р = 2 к ; р, =- 2 тв - угловая частота обращения частиц, в - угловая частота горизонтальных бетатронных колебаний, щ - угловая частота вертикальных бетатронных колебаний,Периметр траектории определяется по формуле111988В случае Е = О обеспечивается зависимость вида Т = Е сопз 1 между периодом обращения Т и полной энергией Е частиц, что позволяет использовать описываемую магнитную систему в циклотроне и в микротроне. При введении определенной зависимости величин о,з, и К от Е обеспечивается постоянство периода обращения ионов до больших энергий, несмотря на релятивистское возрастание их массы.Вывод ускоренных частиц с любой траектории производится при помощи выводного устройства, перемещающегося вдоль границы одного из магнитных секторов. При использовании в качестве выводного устройства экранирующего магнитного канала, перемещающегося вдоль границы ВС, длина 1 участка экранируемого поля определяется по формулегде р, - угол поворота траекторий в первом магнитном секторе, з - угол наклона границы второго сектора к линии симметрии магнитной системы, г - радиус кривизны орбиты.Для магнитной системы, состоящей из трех секторов с одинаковыми значениями напряженности магнитного поля, выполняются соотношения.Предмет из о бр етен и яСекционированная магнитная система для циклических ускорителей частиц, создающая постоянное во времени магнитное поле, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения устойчивости движения частиц по соприкасающимся на некотором участке траекториям, секции магнитной системы выполнены асимметричной формы так, чтобы соприкосновение траекторий происходило на расположенном между секциями и свободном от магнитного поля участке, в котором расположен ускоряющий элемент.111988 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Редактор Л П. Ситников Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Петровка, 14.