SU701493A1 - Способ многооблолтной инжекции зар женных частиц - Google Patents

Description

ны.ми бетатр011 1ымн колебани ми. Частоты колебаний устанавливают равными, между колебани ми ввод т св зь, которую снимают по окончании инжекци . Инжектируемым частицам вначале сообщают радиальные колебани . Амплитуда радиальных колебаний при резонансе со св зью ггостепенно уменьшаетс , а вертикалы;ых- увеличиваетс , при этом сумма квадратов амплитуд остаетс  посто нной. Амплитуды колебаний имеют следующий вид: X Хо- COSQO, Z Jo sin 00, где Q - частота биений;

& - азимутальный угол;

XQ - начальное отклонение частицы от орбиты.

При осупдествлении св зи квадрупольнь; .м полом/см 1 возможен отвод частиц от вводиого устройства только в радиальном «аправлеиии, при св зи продольным соленой :;алы1ым полем отвод возможен и по верт1ы али/см 2. Число отходов дл  обоих Нситравлеиий отвода определ етс  выражением:

т , - л У Хо/{2п) П1 2 Л Xoln.

Видно, что отвод по вертикали дает большее число обходов.

При .равенстве частот вертикальных и рад альных колебаний, что необходимо дл  двух приведенных выше способов ннжекцми , число эффективных оборотов дл  ускорителей со слабой фокусировкой составл ет три-четыре, что сзщественно ограничивает число захваченных оборотов, т. с. чнсло захваченных в )скоренне частиц.

Цель изобретени  - увеличение числа захваченных оборотов за счет увеличени  числа эффективных оборотов, что приведет к увеличению числа накопленных в камере и захваченных в ускорение частиц в кольцевых ускорител х и накопител х.

Это достигаетс  тем, что частоту радиальных бетатронных колебаний, инжектнровапых в кольцевой ускоритель частиц, устанавливают равной удвоенной частоте вертикальных колебаний, св зь между колебани ми устанавливают посредством секступольного магнитного пол , инжектированным частицам вначале сообщают как радиальные, так и вертикальные колебани . При этом отвод частиц от вводного устройства осуществл етс  по вертикали за счет уменьшени  амплитз т,ы вертикальных колебаний.

На чертеже представлены формы биений амплитуд колебаний в плоскости отвода дл  трех способов многооборотной инжекции: крива  1 - дл  выражает св зь колебаний квадрупольным полем; крива  2 - дл  v v, св зь соленоидальным полем; крива  3 - дл  предлагаемого способа 2 V г-Уд.С1, св зь секступольным полем. По оси абсцисс отложен

азимутальный угол, выраженный в числе обходов, по оси ординат - амплитуда колебаний , щтриховой линией обозначен край вводного устройства, расчеты выполнены

дл  10.

Из сравнени  кривых видно, что число обходов :по предлагаемому способу примерно равно числу обходов, получаемых по способу 1, и значительно превосходит число обходов по способу 2.

Как указывалось выше, число захваченных оборотов равно произведению числа обходов на число эффективных оборотов. При инжекции по предлагаемому способу

число эффективных оборотов равно 16-19, так как частоты вертикальных и радиальных колебаний различные. Следовательно, применение предлагаемого способа многооборотной инжекции дл  слабофокусирующих ускорителей и накопителей позволит повысить число захватываемых в режим Зскорени  (накоплени ) частиц в 4-5 раз по сравнению с наилучшим из известных способов 2.

Из решени  системы уравнений бетатронных колебаний при наличии секступольиого пол  и соотношении частот бетатронных колебаний g; 1 получено, что максимальна  глубина биений иолучаетс , когда начальна  амплитуда радиальных колебаний инжектируемото пучка удовлетвор ет условию:

;Го {2v,-- v)/(LQ)

еIIAL

( v,l/v,

где Pj - импульс частиц на равьовесной

орбите; е - зар д частицы,

П - длина орбиты ускорител , L - длина шестиполюсной магнитной линзы, посредством которой осуществл етс  св зь колебаНИИ ,

/С - сила линзы.

В качестве примера осуществлени  предлагаемого способа можно рассмотреть инжекцию электронов в накопитель, например в накопитель на энергию 100 Мэв, имеющийс  на предпри тии-за вителе Магнитна  структура этого накопител  состоит из четырех поворотных магнитов, разделенных пр молинейными промежутками . Диапазон регулировки показател , спада магнитного пол  (п 0,2-0,3) позвол ет осз ществить предлагаемый способ многооборотной инжекции.

Размеры вакуумной камеры 10-4 см.

Расчеты производ тс  дл  соотношени  частот бетатронных колебаний . 0,1и диаметра инжектируемого пучка 0,2 см. На один из пр молинейных промеж)тков нужно установить щестиполюсную магнитную

линзу длиной 30 см и силой С 1,15 Тл/м, а

5

инжекцию производить с начальными отклонени ми от равновесной орбиты Ао Zo 2 см. При вы1(олнении этих условий в накоиитель будет захвачено примерно 400 оборотов. По OKO;i4ahiIH ИНЖеКЩ

линзу необходимо отключить.

Предлагаемый способ позвол ет в 4- 5 раз увеличить число захватываемых оборотов , что приводит к соответствующему увеличению интенсивности нучка на выходе кольцевого ускорител , темпа накоплени  частиц в накопителе.

Claims (2)

1. Способ мпогооборотной ннжекции зар женных частиц в кольцевой слабофокусирующий ускоритель от внешнего. ускорител -инжектора с последующим накоплением частиц в камере кольцевого ускорител  путем изменени  параметров орбиты при помощи электрического или магнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью повыщени  числа частиц, захватываемых в режим ускорени , частоту радиальных бетатрониых колебаний устанавливают равной удвоенной частоте вертикальных колебаний при помощи дополнительного фокусирующего пол , ввод т св зь между колебани ми посредством секступольного магнитного пол , а инжекцию пучка производ т с начальными отклоне6

ни ми от равновесной орбиты как в радиальном , так и в вертикальном направлени х .

2. Способ но п. 1, отличающийс  тем, что ампл;1туда начальных радиальных колебаний инжектируемых зар женных частиц должна удовлетвор ть условию

UKL

Q

(2г.уФ, vj/v..

LQ

где

г - частоты радиальных и вертикальных бетатрониых колебаний соответственно,

PU - импульс частицы на равновесной орбите; е - зар д частицы, П - длина орбиты кольцевого ускорител ,

L - длина шестииолюсной магнитной

линзы, посредством которой осуществл етс  св зь колебаний ,

К - сила линзы.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Титов В. А., Шукейло И. А. Резонансна  инжекци  но двум степен м свободы в синхротроне с сильной фокусировкой. ЖГФ,

т. 38, вып. 10, с. 1752, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 344609, кл. Н 05 Н 7/08, 1970 (ирототип).

О L-, ,

/ 2 J 4 ( 7

3 10 // /2 /J /« / /7 /5 f3Z02J ZZ23 Z 25 О