Устройство для пространственного деления пучка ускоренных частиц

(51)5 Н 05 Н 7 г 4 ЕТЕНИЯВУ Картавцев овка пучков издат, 1969,С, Н. Коде.1 ЕЕЕ Тгапь. р, 428 - 433, ОСТРАНСТ- УСКОРЕНласти уско.для прост. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(54) УСТРОЙ СТВО ДЛ Я П РВЕННОГО ДЕЛЕНИЯ ПУЧКАНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится крительной техники. Устройств ранственного деления пучка (П ) ускорен. ных частиц содержит разводящий магнит с рабочими каналами и узел предварительного разделения П в виде дублета магнитных квалрупольных линз, каждая из которых имеет следующее строение: четыре катушки 4 возбуждения помещены в железное ярмо 5, в двух противоположных полюсах 6 имеется пара сквозных вдоль оси линз и вытянутых в радиальном направлении прорезей 7, каждая из которых отделе. на от межполюсного зазора Й перегородкой 9 в виде двух клиньев из железа, направленных навстречу дру дру у вершинами. Повышается энергия делимого П за счет увеличения градиента полей, отклоняющих П в поперечном направлении. 5 ил4091 1Изобретение отн итси к ускорительной т хинке н может бьть использовано при разработке каналов транспортировки частиц в ихолинх устройствах ускорителей на высокис энергии..1 льн изобретения является уменьшение габаритон устройства и повышение энергии лелимого пучка путем увеличения в узле прелварительного разлеления градиента полей, отклоняющих пучок в поперечном направлениии.На фиг.дана обцап схема уст. ройства; на фиг. 2 а, Г, в, 3, 4, 5 конструкция его отлельных узлов.Устройство содержиг узел предварительного разлеления пучка, выполненный в виде лублета магнитных квадрупольных линз 1, и разволяший магнит 2 с обмотками воз. буждення 3, выполненный в виде магнита Ламбертсона. Сплошным черным фоном показан ленточный пучок, наводимый на квадрупольный дублет. После прохождения лублета пучок лелится на три части.Нэ фиг. 2 схематически изображено поперечное сечение магнитной квалрупольной линзы 1. Четыре катушки 4 возбуждения помещены в железное ярмо 5, а в двух противоположных полюсах 6 имеются два сквозных отверстия 7, отделенных от межполюсного зазора 8 тонкими железными перегоролками 9. а - угол наклона клина железной перегородки 9 относительно касательной к полюсному наконечнику 10 в точке схождения отверстиями двух клиньев перегородки 9. й - радиус рабочей области зазора 8. Для наглядности показан также ход силовых линий магнитного поля в одной из четвертей квадрупольной линзы 1.На фиг. 3 схематически изображено поперечное сечение магнита Ламбертсона 2, имеющего железное ярмо 11, одно сквозное круглое отверстие-прорезь 12, отделенное тонкими перегородками3 от двух зазоров4 с полями разного знака.В магнитной квадрупольной линзе 1 размеры и форма сквозных отверстий 7 определяются вертикальными и горизонтальными размерами протонного пучка на делящем устройстве. Толщина железной перегородки 9, а точнее угол а, определяется противоречивыми требованиями: при нулевом поле в отверстии 7 иметь максимальный градиент поля 6 в рабочей области зазора 8 и минимальные потери протонов на самой перегоролке 9 при лелении протонного пучка на три части, Поскольку полюса б проводят не только центральный магнитный поток, выходящий нз зазора 8, но и боковой поток, выходящий из катушек 4 возбуждения, то ширина полюса 6 лолжна возрастать от полюсного наконечника 10 к краю железно. го ярма 5. Поэтому поперечное сечение катушек 4 выполнено в виле узкого вытя. нутого прямоугольника. В этом случае мак. симальная величина гралиента поля 6 в зазо. 1015 20 25 3035 40 45 50 5512гре 8 опрелеляется насыщением железа вбли. эи полюсного наконечника О,Пусть В, В и Винлукция маг. нитного поля соответственно в железной пе. регородке 9, на краю рабочей области за. зора 8 непосредственно пол перегородкой 9 и в отверстии 7; ротносительная магнитная проницаемость железа при данной Вщ. Тогда, если при повышении индукции магнитного поля Вм не доводить железо в перегородке 9 до насыщения и остановиться на максимальной величине Вщмакс соответ. ствующим значением ц=200 - 250, то магнитное поле в зазоре 8 остается квадру. польным, а градиент поля 6 в зазоре 8 и индукция поля Во в отверстии 7 имеют значения: Ва макс 6= ила; йВ= --Вж макс - -01щР 2) Видно, что при увеличении угла а увеличиваются как градиент поля 6, так и площадь клина железной перегоролки 9, пропорциональная также ила, а с нею и потери протонного пучка при делении. Проведенные на ЭВМ расчеты магнитного поля в квадрупольной линзе 1 предложенной системы деления, а также оптимизация размеров и формы железной перегородки 9 полностью подтвердили правильность выражений (1) и (2), т. е., лругнми словами, показали возможность иметь в зазоре 8 чистое квадрупольное поле с соответствующим градиентом 6 и при этом практически не иметь поля в отверстиях 7.Устройство работает следующим образом.Протонный пучок, имеющий перед узлом разделения форму вытянутого в вертикаль ном направлении шнура с малыми попереч.ными размерами, наводится на узел разделе.ния так, чтобы боковые части пучка попали в отверстия 7 магнитной квадрупольной линзы 1, иэ дублета которых он состоит.Тогда центральная часть протонного пучка фокусируется дублетом, а боковые части пучка проходят через отверстия 7 в линзах не отклоняясь. Повышая величину градиента 6 в зазоре 8 квадрупольной линзы 1, можно уменьшить или общую длину узла разделения, или расстояние от него до разводя.щего магнита 2, т. е. уменьшить длину всей системы деления. Разведение в горизонтальной плоскости на большие углы трех разделенных частей протонного пучка осуществляется магнитом Ламбертсона 2, который расположен после узла разделения на таком расстоянии, когда пространственное разделение центральной сфокусированной части протонного пучка и боковых невозмущенных частей пучка достигнет нескольких миллиметров, что опрелеляется толщиной перего.родок 13, отделяющих круглое сквозное от.14093верстие 12 от двух зазоров 14 с полями разного знака. В магните Ламбертсона 2 центральная сфокусированная часть протонного пучка проходит сквозное отверстие-прорезь 2, не отклоняясь, а боковые невозмущенные части пучка, попадающие в зазоры 4, отклоняются в горизонтальной плоскости в противоположные стороны, причем угол поворота прямо пропорционален как длине магнита Ламбертсона 2, так и величине поля в зазорах 14. Если в магнитной квадру О польной линзе 1 угол а выбрать равным 40, то при соответствующих размерах протонного пучка на узле разделения потери протонов при делении на три части составляют ту же величину, что и в прототипе,Так как в отличие от прототипа данное устройство основано на магнитных элемен. тах и разделяет протонный пучок сразу на три части, то по сравнению с прототипом при делении протонного пучка той же энергии и одинаковом магните Ламбертсона можно уменьшить общую длину устройства. Это достигается за счет того, что может быть уменьшена или длина узла разделения примерно в три раза, или расстояние между узлом и разводящим магнитом 2 так. же примерно в три раза. Если не увеличивать длину узла и расстояние между ним и 124магнитом Ламбертсона 2, то панис ., гройст. во может делить протонный пучок пример. но в три раза большей энергии, чем про. тотнп, Наиболее полно преимущесгва предло. женной системы деления проявляются при делении протонного пучка высокой энергии (более 1000 ГэВ). При необходимости данное устройство можно испольэовать для деления протонного пучка только нз две части.Формула изобретенияУстройство для пространственного де. ления пучка ускоренных частиц, содержащее узел предварительного разделения пучка и расположенный эа ними разводящий магнит с тремя рабочими каналами, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и повышения энергии делимого пучка, узел разделения пучка выполнен в виде дублета магнитных квадрупольных линз, при этом в двух противолежащих полюсах каждой иэ линз выполнена пара сквозных вдоль оси линз и вытянутых в радиальном направлении прорезей, каждая из которых отделена от межполюсного зазора линз перегородкой в виде двух иа. правленных навстречу друг другу вершинами клиньев.( и тавитепь В. Красноптргл И. ВересТи 1 тлж бб 5лцццгг 1 а (ЛЛ.Р по ЛЕлзчЖ 15, Ратшская нц лгц ц 1 ц тпрцятце,льскцй Корректор Н. Гирня 11 олписиое