Устройство для вывода частиц из циклического ускорителя

ТЕНИ СТ И вияхпомощ н е лиевои м приборам е еньш гнитная я забро зор выв зова и ф-л,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(53) 621.384.6 (088.8)(56) Котов В.И. и др. Фокусировка и разделение по массам частиц высоких энергий. М.: Атомиздат, 1969.Рыкова Р.Н. и др. Препринт ИТЭФ, 1977, М 67.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ЧА ИЦ 3 ЦИКЛИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ(57) Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и может быть использовано для вывода частиц из ускорителей и для формирования пучков заряженных частиц высокой энергии. Цель изобретения - увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счет их отклонения полем намагниченного материала внутреннеи мишени1 (ВМ). Цель достигается тем, что в устройстве для вывода частиц из циклического ускорителя ВМ выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в медианной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно этой плоскости, Устройство содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения в рабочее и ВМ, состоящую из замкнутого магнитного ярма - толстостенно; о стального цилиндра 3 и обмотки 4. Интенсивность прогонного пучка, выведенного в этих тот же магнитныи обычной фольговой ени и измеренная теоказалась в 50 раэ ВМ может быть испол а части пучка в раб диого магнита. 1 з, 1293859Изобретение относится к экспериментальной ядерной физике и можетбыть использовано для вывода частициз ускорителей и для формированияпучков заряженных частиц высокой 5энергии.Цель изобретения - увеличение интенсивности пучка выведенных из циклического ускорителя частиц за счетих отклонения полем намагниченногоматериала внутренней мишени.На фиг.1 схематически изображеноустройство для вывода частиц из кольцевого ускорителя, план; на фиг.2то же, вертикальное сечение,на фиг.З -15зависимости факторов К, М, К, освлияющих на эффективность работы устройства от импульса выводимых частиц на фиг.4 - результирующая оценка доли частиц, выводимой из ускорителя при помощи магнитной мишени (кривая "1") и при помощи обычнойвнутренней мишени (кривая "2"),Устройство для вывода частиц из25кольцевого ускорителя содержит мишенный патрубок 1, механизм 2 перемещения мишени из нерабочего положения(пунктир) в рабочее и внутреннюю мишень, состоящую из замкнутого магнитного ярма - толстостенного стальногоцилиндра 3 и обмотки 4, Пучок частицнаводится на мишень стандартными методами смещения пучка по радиусу Ки попадает в рабочую область мишени.В области цилиндра, через которую З 5проходят частицы, вектор индукции Внаправлен перпендикулярно направлению частиц в ускорителе и перпендикулярно направлению вывода.Проходящие через железо мишеничастицы поворачиваются сильным магнитным полем на уголв направлениивывода. Для этого длина Ь железа мишени выбирается по соотношениюг 1 Г Ч эв/с радЗао ВГсгде В - индукция,Р - импульс частиц, 50Доля К частиц, выводимых магнитной мишенью в канал, оценивается как произведение четырех основных факторовгде Ф, - вероятность не погибнуть ат ядерного взаимодействия с веществом мишени,вероятность попасть в телесгный угол канала после многократного куланавскага рассеяния в мишени,- вероятность пройти через канал пучку размытому па им 1пульсам в результате ианизационных помех в мишени;А - вероятность того, чта наведенная на мишень частицапройдет по всей ее длине,-Ее 1Очевидно, что с, = е ., гдеТ., (Ре) = 16,1 см.Для оценки сС можно принять, чтапосле прохождения через всю длину 1,мишени две трети частиц летит равномерно внутри корпуса с угловым растворам 6, равным среднеквадратичномууглу многократного рассеяния,где 1. (Ге) = 1,8 см, а Вс- скоростьчастицы.22тогда 02= 1 -61.,нВгде Й -телесный угол канала.Для оценки величины К были расзсчитаны потери энергии и их флуктуации для импульсов в диапазоне 0,5- 4 кэв/с, Было показано, что возникающий разброс частиц по импульсам не превышает1,5 Е и уменьшается с ростом импульса. Так как для типичного универсального канала диапазон пропускаемых импульсов не менее 1,53, то для оценок можно считать, что 01. Корректно оценить Ы весьма сложно. Если частицы попадают на входную торцовую поверхность магнитной мишени достаточно далеко ат края или равномерно. распределены по этой поверхности, и если ширина Х и высота У рабочей области магнитной мишени сделаны достаточно большими Х я У ) 6:1., то, как показали рас-четы методом Монте-Карло с привлечением распределения Мольера, с вероятностью более 0,5 частицы проходят через всю длину мишени, Однако при наведении пучка на мишень частицы попадают именно очень близко к внутреннему краю мишени, Если считать, чта поверхность мишени не иМеет шероховатостей, что мишень ориентирована в плане строго параллельно огибающейпучка ускорителя, то методом МонтеКарло можно аналогично оценить тотпуть частиц в мишени Ь 1.,через который707 частиц в результате рассеяния выйдут обратно из пространства ускорителя. 5%Затем можно оценить средний угол многократного рассеяния и связанное сним увеличение фазового объема пучкаускорителя, Величина ь Е изменяетсяв пределах долей миллиметра, и частицы с импульсами Р ) 1,5 Гэв/с с большой вероятностью продолжают циркулировать в ускорителе и на последующихоборотах попадут в мишень уже достаточно далеко от края, Однако частицыс импульсами менее 1,5 Гэв/с рассеиваются в мишени так сильно, что частично теряются на стенках вакуумнойкамеры ускорителя, а частично попадают не на рабочую область торцовойповерхности магнитной мишени, Нафиг.4 кривая "1" показывает результирующую оценку зависимости от импульса максимальной доли частицвыводимой в канал с углом вывода= 3,5 и телесным углом Ы =210страд,магнитной мишенью из железа с индукцией В = 20 кГс. Кривая "2" нафиг,4показывает долю протонов, которуюможно вывести в тот же канал при помощи обычной наиболее эффективнойфольговой мишени из бериллия на кваэиупругом пике, На фиг.4 видно,чтопри импульсах более 1,5 Гэв/с магнитная мишень должна выводить в канал значительно больше протонов;чемобычная,На протонном синхротроне п/яВбыла реализована магнитнаямишень для вывода протонов с импульсом около 2 Гэв/с в магнитный каналОс углом вывода % = 3,5 и телесным-4углом Й = 210 страд, Длина мишени Ь = 18 см, наружный и внутреннийдиаметры железного цилиндра равны 22и 14 мм, обмотка содержача 10 вит"ков стоком по 5 А. Мишень была в плане изогнута на 3,5 . В рабочем. положении начало мишени было параллельно орбите ускорителя, а конец мише- .ф ни параллеле; направлению вывода, При испытаниях магнитной мишени предлагаемой конструкции из протонного синхротрона, где циркулировал пучок с импульсом 2 Гэв/с интенсивностьюн710 р/цикл, в магнитный канал было выведено (1+О, 1) 10 прот,/цикл. Интенсивность пучка измерялась двумя независимыми методами: откалиброванным телескопом сцинтилляционных счетчиков регистрирующих частицы, летящих от расположенного в пучке рассеивателя и при помощи измерения наведенной радиоактивности в углеро" досодержащей пластине, Полученная доля вывода А = 1,5 10(фиг.4) находится в разумном согласии с грубой оценкой. Для сравнения, интенсивность протонного пучка, выведенного в этих условиях в тот же магнитный канал при помощи обычной фольговой бериллиевой мишени и измеренная теми же приборами, оказалась в 50 раэ меньше (кривая "2" на фиг.4).Магнитная мишень может оказаться полезной в комбинации с другими известными выводными устройствами. Ее можно использовать для заброса части пучка в рабочий зазор выводного магнита.Формула изобретения1. Устройство для вывода частиц иэ циклического ускорителя, содержащее внутреннюю мишень и механизм ее перемещения, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения интенсивности пучка выведенных частиц, внутренняя мишень выполнена из намагниченного материала, индукция магнитного поля которого в меди- анной плоскости ускорителя направлена перпендикулярно к этой плоскости.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что внутренняя мишень выполнена в виде замкнутого железного магнитопровода с подмагничивающей обмоткой.1293859 Составитель А. НестеровичТехредА.Кравчук Коррек дактор Т. Мите Зимокосо аказ 398 60 0 ул. Проектная,4 Производственно-полиграфическое предприятие Уа Т ВНИИПИ Го по дел 3035, Мос