Линейный ускоритель ионов

ОЮЗ СОВЕТСНИОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН ш 1 6 05 Н 90 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТ реннегоомежуточрения,то он на а, а ось второго в воды пров стема й тракдрейфо,ч ка а оси дреифовых трубок прго участка ускорения.инейный ускоритель ионовт л и ч а ю щ и йбки дрейфа, присому внутреннему пры проводящим экр м яр жуточн о1 1 о то тр с я тем,единенные оводнику, аном, соедииком резок перв окруже внешним про н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Балдин А.М. и др, Ускорительный комплекс тяжелых ионов. ПрепринтОИЯИ, Дубна, 1978, с.72-77,Авторское свидетельство СССРР 720838, кл, Н 05 Н 9/00, 1978.(54).(57)1,ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ИОНОВ, содержащий четвертьволновый коаксиальный резонатор, образованный противофазно возбуждаемой двухпроводной экранированной линией, нагруженной трубкамидрейфа, поочередно присоединенными к внешнему и внутреннему проводниками резонатора, системы высоковольтного и высокочастотного питания, инжектор ионов, источник питания для подавления вторично-электронного разряда, подключенный к проводникам резонатора, поворотную магнитную систему, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью уменьшениялиней- . ных размеров ускорителя, внутренние проводники резонатора расположены асимметрично относительно оси внешнего проводника. при этом ось .первого внутреннего проводника, формирующего начальный участок ускорения, смещена от оси внешнего проводника в сторону инжектора ионов на расстояние 0,5 - 0,7 радиуса внешнего проодника, формирующего прный и конечный участки ускосмещена в противоположную с р у О,1 - 0,4 радиуса внешнего электрода, а отношение диаметров первого и второго внутренних проводников удовлетворяет выражению й, /й,2 = 1,5 - 2,5, причем поворотная магнитная си выполнена с регулируемой длино та и расположена в плоскости вых трубок, при этом ее вход соединен с выходом промежуточного участка ускорения, а выход - с входом оконечного участка ускорения.Р2. Линейный ускоритель ионов по Е п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем то дрейфовые трубки конечного участ ускорения присоединены к второму ( внутреннему и внешнему электродам так, что их продольная ось перпендинатора.4. Линейный ускоритель ионов п п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем что с одной стороны торцы внутрен них проводников соединены диском, который прикреплен к внешнему про воднику через изолятор на коротко замкнутом конце резонатора.Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано при создании линейных резонансных ускорителей ионов.Целью изобретения является уменьшение линейных размеров ускорителя, что позволяет уменьшить массогабаритные параметры ускорителяНа фиг. 1 и 2 приведено схематическое изображение линейного ускорителя ионов.Резонатор представляет собой двухпроводную экранированную линию, состоящую из внутренних проводников 1,2, образованных трубами, и внешнего проводника, образованного трубой 3. Проводники 1 и 2 соединены диском 4 и крепятся к внешней трубе че" рез изолятор 5. Для устранения вторично-электронного разряда на проводники 1 и 2 подается напряжение смещения минус 4 кВ. Ускоряющие зазоры образованы дрейфовыми трубками, крепление которых к проводникам резонатора выполнено в виде труб, что позволяет увеличить радиус закругления торцов дрейфовых трубок и, следовательно, электрическую прочность ускорителя. Ось первого проводника 1, образующего начальный участок ускорения, смещена от оси внешнего проводника 3 на 0,6 радиуса внешнего проводника в сторону источника ионов 6, а ось второго проводника 2 - в противоположную сторо" ну на 0,3 радиуса внешнего проводни-, ка. Диаметр проводника 1 в два раза больше диаметра проводника 2. Дрейфовые трубки 7 - 10, о бр азующие начальный участок ускорения, и трубки 11 - 14, образующие промежуточный участок ускорения, соосны. Дрейфовые трубки 15 - 18 образуют конечный участок ускорения, их ось перпендикулярна оси дрейфовых трубок 7,8 - 13, 14. Дрейфовые трубки 8,10 и несущая их труба 19 окружены проводящим экраном 20, присоединенным к проводнику 3. В плоскости дрейфовых трубок расположена магнитная система, образованная тремя поворотными магнитами 21, 22 и 23 и двумя сильфонными узлами 24 и 25.Работу устройства рассмотрим на примере линейного ускорителя ионов и энергией инжекции Чи70 кэВ/заряд, энергия ионов в поворотной магнитной системе У 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55= 6 МэВ/заряд, конечная энергия Ы= 10 ИэВ/заряд, диаметр резонаторам.Продольная и поперечная устойчивость обеспечивается самим ускоряющик полем, используя принцип Фазопеременной фокусировки.Ускоритель работает следующим образом.Инжектируемые в ускоритель ионы ускоряются в зазорах, образованных дрейфовыми трубками, и попадают втракт разводки пучка, Длина ускоряющих зазоров образованных электродом 1, выбирается так, чтобы уголпролета первого зазора был близокк Т . При меньшей длине зазора снижается величина ускоряющего напряжения (следовательно, и темп ускорения), а при большей уменьшается количество частиц, захватываемых в режим ускорения. По мере прохождения ускоряющих зазоров скорость частицувеличивается и для сохранения ра 9 %венства Е = --- (. - период2ускорения; 3 -- ,- длина волны)л нонадлины дрейфовых .трубок увеличиваются, что приводит к уменьшению темпа ускорения в оконечной части ускорителя. Для сохранения. темпа ускорения необходимо увеличить напряжение на ускоряющих зазорах проводника 2(соответственно увеличив их длину), что выполняется, если укорачивающая емкость первого электрода больше, чем укорачивающая емкость второго электрода. В рассматриваемой конструкции соотношениеобеспечивается экраном 20 и равно 1,8 (подстраивается изменением высоты и диаметра экрана), Ноль высокочастотного напряжения на изоляторе крепления проводникови 2 к проводнику 3 обеспечивается противофазным возбуждением и равенством токов в проводниках, Для равенства токов (при равной длине проводников) необходимо, чтобы отношение волновых сопротивлений проводников было обратно пропорциональноотношению укорачивающих емкостей,что обеспечивается асимметричным выполнением проводников. Ось дрейфовых трубок конечного участка смещена от оси внешнего проводника на расстояние 0,3, его радиуса, что позволяет эффективно повторно использовать диаметр резонатора для ускорения ионов.В резонаторе с предлагаемой ассимметрией в конструкции проводников двухпроводной экранированной линии увеличивается напряжение в зазорах оконечных периодов ускорения, что в рассмотренном примере, при сохранении коэффциента захвата в режиме ускорения, позволяет увеличить энергию ионов на 2 МэВ/заряд (в 1,5 раза) при прохождении основного тракта ускорения по сравнению с симметричной конструкцией. Применение до 1186064 4полнительного участка ускорения позволяет увеличить энергию ускоренныхионов.в рассмотренном примере на4 МэВ/заряд без дополнительных затрат на ускоряющую систему. Предлагаемое крепление внутренних проводников к внешнему позволяет снизитьвысокочастотную нагрузку узла смещения, увеличить напряжение на ускоЮ ряющих зазорах, упростить конструкцию и увеличить надежность ускорителя.1186064 едактор С.Тито ректор В.Бутяга ех ленни аз 403/3 с НИИ/5 13 Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгоро Тираж 802ПИ Государственногоделам изобретений5, Москва, Ж, Р омитета СССР открытий шская наб.,