многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов
Классы МПК: | H05H7/22 конструктивные элементы линейных ускорителей, например трубки дрейфа |
Автор(ы): | Кушин В.В., Плотников С.В. |
Патентообладатель(и): | Государственный научный центр РФ - Институт теоретической и экспериментальной физики |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-09-10 публикация патента:
20.02.2001 |
Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к линейным резонансным ускорителям, и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих линейных ускорителей ионов. Многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, содержащая резонатор с многоапертурными трубками дрейфа с фокусирующими решеточными электродами, содержит дополнительный источник постоянного тока и, по крайней мере, один фокусирующий решеточный электрод, размещенный внутри многоапертурных трубок дрейфа, причем электрод соединен с источником постоянного тока. Технический результат - повышение эффективности использования электрической мощности питания ускорителя. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, содержащая многоапертурные трубки дрейфа, центры апертурных отверстий которых расположены соосно в узлах прямоугольной сетки из М рядов и М столбцов, а в каждый ускоряющий зазор между трубками дрейфа введено n фокусированных решеточных электродов с М2 апертурными отверстиями, каждый из которых установлен на держателе, а оси соответствующих апертурных отверстий в трубках дрейфа совпадают с осями апертурных отверстий в фокусирующих решеточных электродах, отличающаяся тем, что внутри многоапертурных трубок дрейфа размещен, по крайней мере, один фокусирующий решеточный электрод, соединенный с источником постоянного тока, а торцы трубок дрейфа выполнены в виде фокусирующих решеточных электродов и соответствующие оси апертурных отверстий всех решеточных электродов совпадают.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к ускорительной технике, в частности к области линейных резонансных ускорителей, и может быть использовано при создании новых и реконструкции действующих линейных ускорителей ионов. Известна многоканальная ускоряющая структура для ускорителя ионов с трубками дрейфа, в котором для фокусировки n параллельных пучков в каждой трубке дрейфа размещаются n электростатических квадрупольных линз - система типа MEQALAC (см., например, A.W.Maschke, Brookhaven Natl. Lab. Rept. BNL-51209, Upton NY (1979). В этой системе ускорение отдельных микропучков осуществляется в общих ускоряющих зазорах, а фокусировка обеспечивается многоканальными электростатическими квадрупольными линзами, что позволяет раздельно управлять ускоряющими ВЧ и фокусирующими электростатическими полями. Однако практическая реализация системы с сотнями каналов затруднена из-за проблем с изготовлением и последующей юстировкой системы многоканальных электростатических квадрупольных линз. Кроме того, в процессе ВЧ ускорения ионов имеются проблемы с сохранением фазового объема суммарного пучка из-за сильного кулоновского расталкивания пучков в пределах общих для всех пучков ускоряющих зазоров. При сокращении длины ускоряющих зазоров снижается темп набора энергии ионов. Известна также многоканальная ускоряющая система с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой типа многопроводной линии, в которой образована система фокусирующих каналов в виде n рядов по m каналов в каждом ряду (см. , например, V. Kapin, M.Inoue, Y.Iwashita and A.Noda "Study of multiple-beam RFQ", - Beam Science & Technology. - ACCLab NSRF ICR Kyoto University, Activity Report, Vol. 4, 1999, p. 13-19). В этой структуре имеется возможность ускорения интенсивного суммарного пучка ионов. Однако вследствие сравнительно малого полезного поперечного пространства из-за продольного размещения модулированных фокусирующих электродов практически приемлемое число ускоряющих каналов сравнительно невелико. При сближении ускоряюще-фокусирующих электродов для повышения плотности заполнения поперечного пространства снижается электрическая прочность такой системы и падает темп ускорения ионов. Прототипом изобретения является многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, содержащая резонатор, нагруженный многоапертурными трубками дрейфа, центры апертурных отверстий которых расположены соосно в узлах прямоугольной сетки из M рядов и M столбцов, а в каждый ускоряющий зазор между трубками дрейфа введено N фокусирующих решеточных электродов с M2 апертурными отверстиями, каждый из которых установлен на держателе, присоединенном к элементам резонатора, и оси соответствующих апертурных отверстий в трубках дрейфа совпадают с осями апертурных отверстий в фокусирующих решеточных электродах (см. , например, V.V.Kushin, et. al. "First experience of works with compact injectors for trials and drills of RF linac structures". - In Proc. of the XIX Internat. Linac Conf. (LINAC98). - Chicago, USA, ANL-98/281998, Vol. 1, 1998, p. 168-170). В этой ускоряющей структуре имеется возможность ускорять одновременно несколько сотен пучков ионов с малой расходимостью суммарного пучка. Недостатком прототипа является сравнительно высокий расход ВЧ мощности питания из-за необходимости создания делителя ВЧ потенциала для обеспечения равномерного распределения ускоряющей и фокусирующей компонент ВЧ поля вдоль оси ускорителя. Данное изобретение устраняет недостатки аналога и прототипа за счет снижения мощности питания ВЧ ускоряющей структуры путем замены ВЧ питания части фокусирующих решеток на их питание от источника постоянного тока. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования электрической мощности питания ускорителя. Технический результат достигается тем, что в многоканальной ускоряющей структуре для линейного резонансного ускорителя ионов, содержащей резонатор, нагруженный многоапертурными трубками дрейфа, центры апертурных отверстий которых расположены соосно в узлах прямоугольной сетки из M рядов и M столбцов, а в каждый ускоряющий зазор между трубками дрейфа введено N фокусирующих решеточных электродов с M2 апертурными отверстиями, каждый из которых установлен на держателе, присоединенном к элементам резонатора, и оси соответствующих апертурных отверстий в трубках дрейфа совпадают с осями апертурных отверстий в фокусирующих решеточных электродах, внутри многоапертурных трубок дрейфа размещен, по крайней мере, один фокусирующий решеточный электрод, соединенный с источником постоянного тока, а торцы трубок дрейфа выполнены в виде фокусирующих решеточных электродов, и соответствующие оси апертурных отверстий всех решеточных электродов совпадают. На фиг. 1 схематически изображен типовой фокусирующий решеточный электрод. В этом электроде прорезано на половину толщины M горизонтальных пазов с одной стороны и M вертикальных пазов с другой стороны так, что апертурные отверстия расположены соосно. В сечении электродов образуется сетка из M![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163008/183.gif)
![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163009/177.gif)
![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163025/960.gif)
![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163013/946.gif)
![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163043/955.gif)
![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163009/177.gif)
![многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов, патент № 2163426](/images/patents/308/2163009/177.gif)
Класс H05H7/22 конструктивные элементы линейных ускорителей, например трубки дрейфа