Способ ускорения пучка заряженных частиц

. СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК 3/О д 11 НО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТдЗЗЖВЯЖй3 БРЕТЕНИЯ ПЬСТВУ(21) 2940243/18-21 с цепью повышения интенсивности уско- (22) 20.06.80 ренного пучка, ведущее магнитное попе (46) 07.10.82. Бюп. М 37 формируют периодическим во времени с (72) В. СПанасюк отличной от нупя постоянной составляю- (53) о 21.384.6 (088.8) щей и после выведения порции частицна релятивистскую орбиту выкпючают (56) 1.Адо Ю.М. Накопление частиц в СВЧ-попе на спадающем участке ведущесинхротроне. Труды междуюродной кон- го магнитного поля, выводят пучок на ференции по ускоритепям. Дубна, 1963, промежуточную релятивистскую орбиту с Атомиздат, М 1964, радиусом, бопьшим радиуса первоначапь2. Авторское свидетепьство СССР ной релятивистской орбиты, при дости % 344802, кп. Н 05 Н 13/00, 1970 женин ведущим магнитным полем мини- (прототип), мапьного значения вновь включают СВЧпопе, (одновременно инжектируют в цев- (54)(57) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКА рапьную область ведущего магнитногоИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ, основанный на поля новую порцию заряженных частиц, 9 возбуждении переменного во времени ускоряют эту порцию частиц до репятиведущего магнитного поля, вкпюченин вистской энергии на восходящем участке. %фью СВЧ-попя при минимальном значении ве- ведущего магнитного попя с одновремендущего магнитного попя с одновременной ным захватом в ускорение предыдущей инжекцией порции заряженных частиц-в порции частиц с промежуточной орбиты Я . центрапьную область ведущего магнитно- и; поспе выведения суммарной порции час го попя, и последующим ускорении пор- . тиц на первоначапьную репятивистскую ции частиц в цикпотронном режиме до вы- орбиту на восходящем участке ведущего ф 4 ведения их иа репятивистскую орбиту нв,магнитного попя периодически повторяют Ж восходящем участке ведущего магнитного .всю поспедоватепьность укаэанных опера- поля, о т п и ч а ю щ и й с я тем, что, ,ций. 4 йьСЬИзобретение относится к ускорительной технике и может быть исполюовано дпя получения сипьноточ ны х релятивистских пучков ипи интенсивных электронных колец дпя коллективного ускорения ионов. 5Известен способ ускорения пучка за-ряженных частиц, включающий инжекцию частиц в синхротрон с поспедукяцим воздействием на инжектировянный пучок переменным магнитным и ускоряющим эле О ктрическим полями 1 .Недостатком известного способа является необходимость предварительного ускорения пучка в специальном ускорителе и воздействия на инжектированный 15 пучок отклоняющим электромагнитным полем, обеспечивающим затухание бетатронных колебаний, что обуславливает слож- . ность реализации известного способа.Наиболее близким к предлагаемому 20 изобретению является стюсоб ускорения пучка заряженных частиц, основанный на . возбуждении переменного во времени ведущего магнитного поля, включении СВЧ- поля при минимальном значении ведущего 25 магнитного поля с одновременной .инжекцией порции заряженных частиц в цент-. ральную область ведущего магнитного поля и последующим ускорении порции частиц в пиклотронном режиме до выведения их на релятивистскую орбиту на восходящем участке ведущего магнитного поля 2Недостатком известного способа является недостаточная интенсивность ускоренного пучка, обусловленная отсутствием накопления в пучке ускоренных частиц, что снижает возможности указанного способа в научно-исследовательских и промышленны х цепях.40Цепь изобретения - повышение интенсивности ускоренного пучка.Цепь достигается тем, что в способе ускорения пучка заряженных частиц ведущее магнитное поле формируют периоди ческим во времени с отличной от нуля Постоянной составляющей и после выведения порции частиц на релятивистскую орбиту выключают СВЧ-попе на спадающем участке ведущего магнитного поля, 50 еыводят пучок на промежуточную релятивистскую орбиту с радиусом, большим радиуса первоначальной релятивистской орбиты, при достижении ведущим магнитным полем минимального значения вновь 55 включают СВЧ-попе, одновременно инжектируют в центральную область веду щего магнитного поля новую порцию эаряженных частиц, ускоряют эту порциючастиц до релятивистской энергии на восходящем участке ведущего магнитного1 поля с одновременным захватом в ускорение предыдущей порции частиц с промежуточной орбиты, и после выведениясуммарной порции частиц на первоначапьную релятивистскую орбиту на восходящемучастке ведущего поля периодически повторяют всю последовательность укаэаю"ных операций, На фиг, 1 показана схема распопожения орбит электронных пучков в процессе;ускорения и накопления; на Фиг. 2 представлены графики изменения во времениведущего магнитного поля В, амплитуды СВЧ-поля Е, и импульсов инжектируемого тока источника заряженных частиц -"истНа схеме расположения орбит показаны граница 1 действия магнитного и электрического попей, траектория 2 пучка в процессе ускорения до выхода его на релятивистскую орбиту 3, промежуточная релятивистская .орбита 4, место раопопожения источника 5 заряженных частиц,Данный способ осуществляют следующим образом.формируют, например, в соленоиде ведущее магнитное попе В путем одновременного возбуждения постоянного и переменного, например, синусоидального, магнитных полейЛри минимальном значении суммарного ведущего поля В (точка 1, фиг.2) включают СВЧ-поле например, волны типа Нш в ускорительной области соленоида с помощью СВЧ-генератора. Одновременно с включением СВЧ-поля инжектируют, например, с помощью электронной пушки . порцию заряженных частиц в центральную область ведущего магнитного поля, Уско. ряют эту порцию заряженных частиц в цикпотронном режиме на восходящем участке ведущего поля по траектории 2 до релятивистской энергии, которой соответствует релятивистская орбита 3 с радиусом В., После перехода импульса ведущего поля через максимум на спадающем участке суммарного ведущего матънитного поня при значении релятивистской энергии пучка, соответствующей величине энергии пучка на промежуточной орбите 4 и индукции магнитного поля В (точка , фиг.2), выключают СВЧ-поле и выводят пучок путем дальнейшего уменьшения суммарного ведущего поля до значения В.1 на промежуточную репятивист3 87 бО скую орбиту 4 с радиусом Я , большим радиуса Р. При минимальном значении индукции суммарного поля В 1 (точка 1фиг.2) вновь включают СВЧ-поле и одновременно источник частиц, т.е. инжектируют в центральную область ведущего поля новую порцию заряженных частиц.Далее ускоряют эту порцию частиц до релятивистских, энергий на восходящем участке суммарного ведущего магнитного 10 поля, при этом одновременно захватывают в ускорение предыдущую порцию частиц с промежуточной орбиты 4. В этом про цессе новый ускоряемый пучок движется от центра к орбите 3 по траектории 2 15 в виде разворачивающейся спирали, а предыдущий /накопленный/ пучок движется к орбите 3 по сворачивакхпейся спирали по направлению от орбиты 4. Когда пучки (новый и уже накопленный) попадают 20 на орбиту 3 они ускоряются и замедляются вместе, так как накопленный пучок 46 4автоматически захватывается в режим ускорения высокой частотой.После выведения суммарной порции частиц на орбиту 3 на восходящем учась ке суммарного ведущего поля, повторяют весь цикл операций по переводу суммарной порции частиц на промежуточную орбиту 4 на спадающем участке магнитного поля с последующим привлечением третьей и т.д. порции частиц. Таким образом,цикцы 1 могут повторяться в. количестве, определяемом ограничением на интенсивность накопленного пучка. После завершения процесса накопления магнитное поле установливается на постоянном или медленно изменяющемся во времени значении В,Таким образом, в отличие от прототи па, в данном способе осуществляется процесс накопления в пучке. ускоренных частиц до требуемой интенсивности.Состави Техрец кто Подписное э 6271/1ВНИИПИ 113035 еиь В. КраснопольскийМ.Надь Тнраж 862унарственепам нзобреосква, Жного комитета СССР тений и откритий 5, Раушскан наб., а. Корректор В. Гйрнн