ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов с сеточной фокусировкой

Классы МПК:H05H9/04 на стоячей волне 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Институт теоретической и экспериментальной физики
Приоритеты:
подача заявки:
1992-01-16
публикация патента:

Использование: в ускорителях заряженных частиц, в частности в линейном резонансном ускорителе с сетчатой фокусировкой. Сущность изобретения: период фокусировки имеет два зазора со знакопеременными фазами, фазирующий и фокусирующий, и для уменьшения действия дефокусирующих сил на фазирующем зазоре устанавливается дополнительная сетка, что позволяет увеличить область продольного и поперечного захвата в режиме ускорения и, как следствие, ведет к увеличению тока заряженных частиц. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

УСКОРЯЮЩАЯ СТРУКТУРА ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО РЕЗОНАНСНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИОНОВ С СЕТОЧНОЙ ФОКУСИРОВКОЙ, содержащая ВЧ-резонатор с трубками дрейфа, на входных торцах которых закреплены сетки, отличающаяся тем, что сетки также установлены на выходных торцах нечетных трубок, причем расстояние L между центрами n-го и (n + 1)-го зазоров меняется по закону:

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708

где ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 фазы пролета синхронной частицей центров первого и второго зазоров, рад;

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708

где ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387080 постоянная составляющая синхронной фазы, рад;

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387081 переменная составляющая синхронной фазы, рад;

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 длина волны, см;

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708

vn скорость синхронной частицы в центре n-го зазора, м/с;

c скорость света, м/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ускорителям заряженных частиц и может быть использовано для создания ускорителей ионов прикладного назначения и для реконструкции действующих ускорителей в народном хозяйстве.

Известны линейные резонансные ускорители ионов, в которых для обеспечения устойчивости движения заряженных частиц используются ускоряющие структуры с фазопеременной фокусировкой, ВЧ квадрупольной и сеточной [1]

Прототипом изобретения является ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов с сеточной фокусировкой, содержащая ВЧ-резонатор с трубками дрейфа, на входных торцах которых закреплены сетки. Недостатком такого ускорителя является малая интенсивность тока ускоренных частиц, не превышающая долей миллиампера. Это связано с тем, что область совместной продольной и поперечной устойчивости в ускорителях данного типа не превышает 60-80о.

Целью изобретения является увеличение тока ускоренных частиц за счет увеличения продольной и поперечной устойчивости.

Указанная цель достигается тем, что на периоде фокусировки расположены две трубки дрейфа, отличающиеся по длине, а сетки установлены на выходных торцах нечетных трубок, причем расстояние между центрами n-го и (n+1)-го зазоров меняется по закoну:

Ln= ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387081+(-1)nускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708, где ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s1 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s2 фазы пролета синхронной частицей центров первого и второго зазоров, рад ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s1,ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s2=ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708oускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387081

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708, V скорость синхронной частицы, с скорость света.

Таким образом, период фокусировки имеет два зазора со знакопеременными фазами, фазирующий и фокусирующий, и для уменьшения действия дефокусирующих сил на фазирующем зазоре устанавливается дополнительная сетка. Так как признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа не выявлены и в других решениях, авторы делают вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На чертеже схематически изображена часть ускоряюще-фокусирующего канала, где L период фокусировки.

Ускоряющая структура содержит ВЧ-резонатор с трубкой дрейфа 1, которые с помощью держателей 2 закреплены на стенках резонатора 3. Сетки 4 установлены на входных торцах всех трубок дрейфа и на выходных торцах нечетных трубок дрейфа.

Ускоряющая структура работает следующим образом. При возбуждении ВЧ-полей в резонаторе 3 за счет выбора закона изменения расстояния между центрами соседних зазоров

Ln= ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387081+(-1)nускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708, где ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s1 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s2 фазы пролета синхронной частицей центров первого и второго зазоров, ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s1,ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s2=ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708oускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387081

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708o и ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 20387081 постоянная и переменная составляющие синхронной фазы;

ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708 ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708, V скорость синхронной частицы, с скорость света,

обеспечивается существенное увеличение жесткости фазовых колебаний, что приводит к значительному (примерно в два раза) увеличению по сравнению с ускорителями с сеточной фокусировкой области продольного захвата. В то же время установка дополнительных сеток на входе в фазирующий зазор (ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя   ионов с сеточной фокусировкой, патент № 2038708s1<0) приводит к тому, что эти зазоры перестают оказывать дефокусирующее воздействие. В результате возрастает жесткость поперечных колебаний.

Расчеты показывают, что при такой модификации сеточной фокусировки области продольной и поперечной устойчивости оказываются в несколько раз больше, чем в ускорителе с сеточной фокусировкой.

Класс H05H9/04 на стоячей волне 

система ускорения ионов для адронной терапии -  патент 2409917 (20.01.2011)
линейный ускоритель электронов -  патент 2392782 (20.06.2010)
линейный ускоритель для ускорения пучка ионов -  патент 2316157 (27.01.2008)
сильноточный линейный ускоритель ионов -  патент 2183390 (10.06.2002)
квадрупольная ускоряющая структура -  патент 2152143 (27.06.2000)
линейный ускоритель ионов -  патент 2143792 (27.12.1999)
устройство динамического согласования пространственно- однородного пучка заряженных частиц со статическим квадрупольным каналом -  патент 2118072 (20.08.1998)
ускоряющая структура -  патент 2105440 (20.02.1998)
ускоритель электронов -  патент 2104621 (10.02.1998)
квадрупольная ускоряющая структура (варианты) -  патент 2090989 (20.09.1997)
Наверх