Устройство для формирования поля облучения

(51) 4 Н 05 Н 7 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 111 щие зле ахромат поворот квадруп поля ко тивопол СССР70.ка иысоко таким тя бь перси отклонямишень 54ВЛУ57 СТРОКННЯ зобре й тех ния и тор лон ение относится ике. Устройств ля облучения с ускори-. для фореръит по- ускори- кусируюнии, пртения. тель арамет стране ии.ледовательно расго кенные тиц, ф тель заряженных ч ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ(56) Авторское свидетельство727087, кл. Н 05 Н 7/00, 9Котов В.И, и др. Фокусировразделение по массам частиц вэнергии. М.: Атомиздат, 1969,ТВО ДЛЯ ФОРМНРОВАНИЯ 101 Я менты 2, магнитную поворотную ическую систему 3, включающую ные магниты 4 и импульсные ольные линзы 5 и 6, градиенты торых равны по величине и проожны по знаку и расположенные бразом, что в месте размещенияодной из них поперечная дис отлична от нуля, импульсный ющий магнит (КОМ) 7, линзы 8, 9, облучаемый объект 10 и де излучения. 11 ри этом угол отя КОМ 7 соответствует выражеиведенному в описании нэобреУстройство имеет стабильные ры пучка на объекте за счет Сф ния влияния разброса по энерз.п, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к устройст-, вам для Формирования поля облучения со сканированием пучка, применяемым на выходе ускорителей заряженных часР, = р (1-соз ч )11, = -з 1 п ,(1)где ч - угол отклонения агнита 7,Мнимая точка пересечения дисперсной траектории с осевой траекториейотстоит от входа в отклоняющий магнитна расстояние р з 1 п р/2, гдерадиус поворота.50Длина осевой траектории в отклоняющем магните равна у Ч, Для магнита с прямоугольной формой полюсар.: сопят. Поэтому положениемнимой точки пересечения дисперсной 55траектории с осевой траекторией совпадает с центром отклоняющего магнита с прямоугольной формой полюсов,45 тиц.Целью изобретения является повышение стабильности параметров пучка на обьекте облучения за счет устранения влияния разброса по энергии.На Фиг. схематически изображено устрокство для формирования поля облучения; на Фиг.2 - проводка пучка и ход дисперсионной траектории. 15Устройство (Фиг.1) содержит последовательно расположенные ускоритель 1 заряженных частиц, фокусирующие элементы 2, магнитную поворотную ахроматическую систему 3, включающую 20 поворотные магниты 4, две импульсные квадрупольные линзы 5 и 6, импульсный отклоняющий магнит 7, линзу 8, мишень 9, облучаемый объект 10 и детектор 11 излучения. 25Устройство работает следующим образом.От ускорителя 1 пучок электронов поступает на вход ахроматической поворотной системы 3, в которой на двух 30 локальных участках возбуждают квадрупольные магнитные поля. Эти поля формируют квадрупольными линзами 5 и 6. ;Ахроматическая поворотная система может одновременно выполнять и функцию поперечной фокусировки пучка.Для того, чтобы на выходе магнита отсутствовала линейная 1), и угловая В дисперсии, необходимо, чтобы на входе в магнит 7 дисперсия и 40 ее производная менялись по закону(2) При его выполнении на выходе отклоняющего магнита отсутствует линейная и угловая дисперсии,Ахроматичная поворотная система,в которой возбуждают на локальныхучастках квадрупольные поля, какраз и обеспечивает изменения линейнойи угловой дисперсии согласно условию(2),Влиянце квадрупольной линзы 6 (вприближении тонкой линзы) на изменение линейнок дО и угловой дисперсиидП в центре отклоняющего магнита- коэффициенты матрицыперехода (синуснаятраектория аи еепроизводная а) эт , точки расположенияквадрупольной линзы 0 до центра отклоняющего дипольногомагнита;" дисперсия в точке расположения квадрупольнойлинзы 6, м;1 - эффективная длиналинзы м Где аг ябезразмерный параметр линзы,(положительному градиенту1дб / д Х соответствует фокусировка вплоскости поворота),характеризующий ееоптическую силу.Если линза 6 установлена так, чтонабег Фазы радиальных колебаний равен7, то коэффициенты матрицы переходаа и а, принимают вида Р, а. 1/а,где а " коэффициент линейного увеличения матрицы перехода,Следовательно, включение одной лин зы достаточно, чтобы удовлетворить условно (2). Рзменение градиента в .врз 14189линзе (или ее оптической силы) приэтом должно удовлетворять соотношению1а, 1- Р(1,) -вп Ц,5Но линза 6 возмущает поперечноедвихение (в радиальной и вертикальнойплоскостях) моноэнергетического пучка,что приводит к изменению поперечногоразмера пучка на облучаемом объекте,Чтобы устранить этот эффект, в ахрома"тическую систему введена еще однаквадрупольная линза 5, градиент в которой имеет другой знак. Если матрицаперехода между линзами по вертикали15и горизонтали имеет минус единичноепреобразование то возмущение, вносимое первой линзой (по ходу пучка) на моноэнергетический пучок полностью устраняется второй25 линзой. То есть возмущение поперечно. го движения моноэнергетического пучка будет только между линзами 5 и 6.Влияние квадрупольной линзы 5 на изменение дисперсии 6 Р и ее производной Д Р в центре отклоняющего магнита запишется где Р(1) - поперечная дисперсия влинзе 5.Закон изменения градиента в линзах 5 и 6 в зависимости от углаотклонения частиц в импульсном магните, 4 О при котором отсутствует сепарация частиц после импульсного магнита, примет вид При малых углах отклоневия в ди-,польном магните ( ч с 25 ф) поле в дипольном магните,Т, еэффективная длина дипольногомагнита, ммагнитная жесткость частиц,Тм. Следовательно, величина поля вмагните линейно связана с градиентомноля в линзах г й) К)1. В 1 Ь дВ вр врах 2Электромагнитные параметры линз и отклоняющего магнита можно подобрать так, чтобы их обмотки запитать от одного источника.Параметры элементов поворотной ахроматической системы (количество магнитов, расстояние между ними, углы скосов в магнитах) выбраны так, что матрица перехода ахроматической системы как в радиальной, так и вертикальной плоскостях, имеет единичное преобразование. Это сделано исключительно с целью г,чшего пояснения предлагаемого изобретения. То есть параметры пучка на входе в ахроматическую систему точно такие же, как и на выходе.Квадрупольная линза 6 расположена на участке, где дисперсия Р; ) ранна1 нулю. Линза 5 расположена на участке, где РЩ) 40 см. Между линзами 5 и 6 матрица перехода по вертикали и гори:- зонтали имеет минус единичное преобразование. Набег фазы радиальных колебании между линзой 6 и центром отклоняющего магнита 7 равен 14/х=,На фиг,2 показана проводка пучка и ход дисперсной траектории для трех значении углов отклонения частиц в отклоняющем магните 7 ( 1 = 20 ф, 1 0, Ю= -20 ). Во всех режимах на выходе магнита 7 дисперсия отсутствует. При сканировании (фиг.2) огибающие пучка изменяются только на участке между линзами 5 и 6. Поперечный размер пучка на мишени 9 (облучаемом объекте) не зависит от разброса частиц по имгульсам и сохраняет свое значение при различных углах отклонения частиц в дипольном магните. Формула изобретения 1. Устройство для формирования поля облучения, содержашее последовательно расположенные магнитную поворотную ахроматическую систему и импульсный отклоняющий магнит, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности параметров пучка на объекте облучения за счет устранения влияния разброса по энергии, в1418 Ч 36В магнитная жесткость частицпучка, Т м;коэффициент увеличения матрицы перехода от центра квадрупольной линзы, ближайшей кимпульсному отклоняющему магниту, до центра этого магнита; из них поперечная дисперсия отличнаот нуля, а матрица перехода Б междуцентрами линз имеет вид дВ,//д Х - градиент поля в импульсныхквадрупольных линчах, Т/м. 10 2, Устройство по п.1, о т л ич я ю щ е е с я тем, что импульсные квадрупольные линзы и импульсный отклоняющий магнит последовательно подключены к одному источнику питания, я параметры магнитного поля в этих элементах удовлетворяют соотношению О 15 20 дВ 11 дХ-/ВА, (1) = сопят,1 д В(П Г,)+П (1) ) )Ч=агсвдп,1 , ) О )ВР дХ а, 1д В ) /д Х - градиент магнитногополя в линзах, ТА/м;В 1) - магнитное поле в имм где Составитель Е.ГромоРедактор .1, ратилло Техред И.Верес орре,к тор Л. Пилипенк Подписомитета СССРоткрытийая цаб., д, 4 акяз ног и ш оизводствеццо-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 магнчтную пов ротную ахроматическую систему введены две импульсные квядрупольные линзы, грядгцтм по я в которых равны по величине и противополож 5 ны по знаку и расположенные тяк, что в месте размещения хотя бы одной при этом ближайшая к импульсному отклоняющему магниту квядрупольная линза расположена в софокусной точкецснтря этого магнита, я угол отклоненияимпульсного отклоняющегомагнита удовлетворяет выражении где 1 - эффективная длина квядруполь цой линзы,П (01),0(С1) - дисперсия в местах расположения импульсных квядрупольныхлицч С и 0, м; й/57 Тираж 832 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, Ж, пульсном отклоняющем магните, Т;1 - ток от источника питания, А.