Способ вывода электронно-ионных колец из адгезатора коллективного ускорителя и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) Ш) 4 Н 05 Н 7/00 ОПИСА БРЕТЕ Долбило ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ(71) Объединенный институт ядерных исследований(54) СПОСОБ ВЫВОДА ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫХ КОЛЕЦ ИЗ АДГЕЗАТОРА КОЛЛЕКТИВНОГО УСКОРИТЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ вывода электронно-ионных колец из адгезатора коллективног 6 ускорителя, включающий смещение вдоль оси ускорения магнитной потенциальной ямы, удерживающей электронно- ионное кольцо, с одновременным уменьшением до нуля потенциального барьера основного ведущего магнитного поля в направлении ускорения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения потерь ускоряемых ионов путем уменьшения радиального дрейфа,кольца при выводе, одновременно с началом смещения магнитной потенциальной ямы возбуждают дополнительное магнитное поле с отличной от нуля первой азимутальной гармоникой, амплитуда которой равна, а знак противо положен амплитуде и знаку первой гар моники азимутальной неоднородности основного ведущего магнитного поля.2. Устройстводля выводаэлектронно ионных колец из адгезатора коллектив ного ускорителя, содержащее камеру ускорителя, пару токовых катушек для создания магнитной потенциальной ямы и ускоряющий соленоид, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потерь ускоряемых ионов путем уменьшения радиального дрейфа кояьца при выводе, в области вывода кольца пеед ускоряющим соленоидом установлены пары токовых витков одинакового радиуса, эксцентрично расположенные относительно оси устройства, имеющие равные значения и взаимно противоположные направления эксцентриситетов центров относительно оси ускорителя, снабженные средствами для изменения их положенияИзобретение относится к ускорительной технике, а именно к коллективному методу ускорения ионов электронными кольцами, и может быть использовано для широкого диапазона режимоввывода электронно-ионных колец с компенсацией радиального дрейфа кольца.Целью изобретения является уменьшение потерь ускоряемых ионов путем 10уменьшения радиального дрейфа кольцапри выводе.При выводе кольца осуществляютсмещение вдоль оси ускорителя магнитной потенциальной ямы, удерживающей 15электронйое кольцо, с одновременнымуменьшением до нуля потенциальногобарьера основного ведущего магнитногополя одновременно с началом смещениякольца возбуждают дополнительное 20поле с существенно отличной от нуляпервой азимутальной гармоникой.В устройстве для осуществленияспособа цель достигается тем, что визвестном устройстве, содержащем 25камеру ускорителя, создающие магнитную потенциальную яму пары токовыхкатушек и ускоряющий соленоид, в об-,ласти вывода кольца перед ускоряющим соленоидом установлены пары токовых витков одинакового радиуса,эксцентрично расположенных относительно оси системы, имеющих равныезначения и взаимно противоположныенаправления эксцентриситетов центровотносительно оси ускорителя.35Величину и азимутальную ориентацию первой азимутальной гармоники поля дополнительных витков (дополнитель"ного поля) выбирают таким образом,что компенсируют первую гармоникуазимутальной неоднородности основного ведущего магнитного поля в окрестности точки вывода и тем самымустраняют причину возникновения радиального дрейфа. При отсутствиизначительной величины нулевой гармоники дополнительного поля на радиусе кольца не происходит изменений ваксиальном распределении основноговедущего магнитного поля, следовательно, не изменяется режим выводакольца, т.е. не изменяется положение точки и момент снятия потенциальной ямы,Способ заключается в следующем.Формирование электронно-ионных колец в адгезаторе коллективного ускорителя завершается сжатием в нарастающем магнитном поле пары катушек, согласно и последовательноФподсоединенных к генератору. Для вывода кольца шунтируют одну из катушек сжатия, где ток начинает падать, в то время как ток в незашунтированной катушке нарастает. При этом потенциальная яма, увлекая кольцо, смещается в направлении шунтируемой катушки. Потенциальный барьер со стороны шунтируемой катушки уменьшается, обращаясь в нуль в точке выводаОдновременно с моментом шунтирования включается- нарастающее во времени ускоряющее градиентное магнитное поле, достигающее максимального значения одновременно с обращением в нуль потенциального барьера магнитной ямы. Одновременно с началом смещения электронно-ионного кольца в дополнительных витках включают нарастающий ток. Закон изменения тока и момент его включения выбирают так, что ток в витках достигает максимального значения в момент обращения в нуль потенциального барьера.Направление тока в витках и геометрию витков выбирают так, что поле этого тока на радиусе кольца имеет отличной от нуля только первую азимутальную гармонику, Изменяя значение и азимутальную ориентацию первой азимутальной гармоники дополнительного магнитного поля, компенсируют первую гармонику азимутальной неоднородности основного ведущего магнитного поля на радиусе кольца в точке вывода.В процессе вывода могут происходйть отклонения центра кольца от оси ускорителя из-за различного.характера зависимостей первых гармоник основного и дополнительного полей. Однако соответствующим выбором амплитуды тока в витках величина результирующего. дрейфа кольца уменьшается до незначительной. Радиальный дрейф, возникающий при изменении режима вывода (например, в случае необходимости получения колец меньшего радиуса увеличивают величину поля в катушках сжатия и градиентное поле, что приводит к нарушению компенсации первой гармоники основного поля первой гармоникой дополнительного поля), компенсируют также изменением амплитуды тока в дополнительных витках.На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг, 2 и 3 - два варианта конструкции дополнительных витков, создающих дополнительное поле по предлагаемому способу (средства для изменения положения витков и их источники питания не показаны).Устройство содержит вакуумную камеру 1, токовые катушки 2 и 3, электронно-ионное кольцо 4, соленоид 5 и дополнительные витки 6.Для возбуждения дополнительного поля в пространстве между выводным патрубком вакуумной камеры 1 и катушкой 3 располагают дополнительные витки 6, подсоединяемые к отдельному генератору (не показан).Дополнительные витки в зависимости от конкретных особенностей известного устройства могут быть выполнены в, одном из двух вариантов: с равной нулю нулевой гармоникой поля (фиг.2) и с отличной от нуля, но незначительной по сравнению с ведущим магнитным полем, нулевой гармоникой (фиг3). Радиус витков выбирается из условиявитка К патрбсд и ограничен внутренним радиусом катушки 3.Пары витков выполняют одинаковой конфигурации и располагают эксцентрично относительно магнитной оси системыс равными и симметрично противоположно направленными эксцентриситетами.5Устройство работает следукщим образом. Для осуществления вывода электронно-ионного кольца 4 из камеры 1 в 1 О конце цикла сжатия шунтируют катушку3, где ток начинает падать, в то время как ток в катушке 2.нарастает.Приблизительно одновременно с моментом шунтирования включают нарастающеево времени ускоряющее градиентноемагнитное поле. Одновременно с началом смещения электронно-ионного кольца в дополнительных витках включаютнарастающий во времени ток. Компенсация первой азимутальной гармоникиосновного поля достигается выборомвеличины тока в витках и азимутальнойориентации эксцентриситета пары витков, Величина тока в витках изменяет ся при изменении напряжения на питающем. генераторе. Изменение азимутальной ориентации эксцентриситета дополнительных витков производится враще- онием пары витков, намотанных на общем каркасе, вокруг продольной осимагнитной системы,. по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушомитета СССР открытий ая наб д, 4/5