Устройство настройки режима работы циклотрона

Устройство настройки режима работы циклотрона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Сощиалистических

Республик (и>7101 15 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12J36.78 {21) 2629221/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 150180, Бюллетень )чо 2

Дата опубликования описания 1501.80 (51) М. Кл.2

Н 05 Н 7/00

Государственный комитет

СССР. по делам изооретеиий и открытий (53) УДК 621 384 6

{088. 8) (72) Авторы изобретения

A.Ê.Âàãàíîâ, В.С.Васильев, В H.Ãîpäèí и Р.Н.Литуновский (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО НАСТРОЙКИ РЕЖИМА РАБОТЫ

ЦИКЛОТРОНА

Устройство настройки режима работы циклотрона относится к области ядерной электроники и может быть использовано для улучшения характеристик пучка частиц в циклических ускорителях, работающих как в импульсном, так и в непрерывном режимах.

Известна система стабилизации магнитного поля ускорителя (1), состоя)О щая из 25 контуров регулирования, где предусмотрено использование управляющей вычислительной машины для определения величины сигналов коррекции магнитного поля. Недостат- 15 ками аналога, являются во-первых, невозможность измерения фазы между высокочастотным ускоряющим напряжением и гармонической составляющей сигнала пучка, а соответственно и 20 стабилизации магнитного поля при импульсном режиме работы циклотрона; во-вторых, необходимость использования ЭВИ для осуществления стабилизации фазы, т.к. алгоритм необходимых измерений токов обмоток коррекции очень сложен из-за сильного влияния друг на друга соседних контуров.

Известен также циклотрон фиксированной частоты (2), содержащий сиг- 30 нальный электрод, схему сравнения, усилитель и дополнительную обмотку.

Недостатком прототипа является невозможность его использования в импульсном режиме работы циклотрона, поскольку при импульсном режиме работы теряется информация о фазе сгустка, получаемая с сигнального электрода путем выделения гармоник сигнала. Другим недостатком является сложность в подборе и регулировании токов корректирующих обмоток для сохранения изохронности режима ускорения при медленных уходах фазы сгустка от оптимального значения при временной нестабильности среднего значения магнитного поля циклотрона.

Это объясняется сильной связью отдельных контуров системы.

Целью изобретения является обеспечение работы в импульсном режиме и упрощение процесса регулирования магнитного поля циклотрона.

Цель достигается тем, что в него дополнительно введены генератор пилообразного напряжения, формирователь опорного сигнала и схема стробоскопического преобразователя, причем сигнальный электрод связан через схему стробоскопического преобразова710115 теля со входом схемы сравнения и с выходом генератора пилообразного напряжения, вход которого является входом импульса запуска, другой вход системы сравнения соединен с выходом формирователя опорного сигнала, связанным с выходом генератора пилообразного напряжения и со входом управ— ления, а выход схемы сравнения, через усилитель соединен с дополнительной обмоткой циклотрона .

На рисунке представлена структурная схема устройства настройки режи ма работы циклотрона.

Устройство состоит из 1 — циклотрона, 2 — дополнительной обмотки, 3 — сигнального электрода; 4 — схемы стробоскопического преобразователя, 5 — генератора пилообразного напряжения, б — схемы формирователя опорного сигнала, 7 — схемы сравнения, 8 — усилителя, 9 — входа. импульса эа- 2Q пуска, 10 — входа управления.

Устройство настройки режима работы циклотрона работает следующим образом.

Сигнал, наводимый пролетающим пучком заряженных частиц на сигнальный электрод 3, помещенный в камеру циклотрона 1 в зоне расположения дополнительной обмотки 2, поступают на схему стробоскопического преобразователя 4. В стробоскопическом преобразователе 4 осуществляется транспортирование высокочастотного спектра сигнала в низкочастотный (по принципу стробоскопического преобразования повторяющихся сигналов) . Время преобразования спектра сигнала определяется параметрами пилообразного напряжения, поступающего с выхода генератора пилообразного напряжения

5. При импульсном режиме работы циклотрона на вход импульса запуска 9, 4О являющегося входом генератора пилообразного напряжения 5, подается сигнал, совпадающий с началом макроимпульса циклотрона.

При непрерывном режиме работы цик- 45 лотрона 1 генератор пилообразного напряжения 5 работает в автоколебательном режиме. Напряжение с его выхода поступает также на схему форми— рователя опорного сигнала б . В момент 5О сравнения пилообразного напряжения с управляющим напряжением, поступающим со входа управления 10, в схеме формирователя опорного сигнала б вырабатывается импульс. Настройка режима работы циклотрона осуществляется следующим образом. На схему сравнения 7 поступает преобразованный сигнал с сигнального электрода 3 и опорный импульс со схемы б., С выхода схемы сравнения 7 сигнал, пропорциональный 0 временному рассогласованию входных сигналов, подается на усилитель 8, который питает дополнительную обмотку 2, размещенную на конечном радиусе ускорения циклотрона 1. Изменение тока в дополнительной обмотке вызывает изменение среднего магнитного поля циклотрона, которое приводит к такому изменению фазового положения пучка, что происходит совпадение временного положения входных импульсов схемы 7. Т.к. пучок заряженных частиц, сигнальный электрод 3, схема стробоскопического преобразователя 4, схема сравнения 7, усилитель 8 и дополнительная обмотка 2 (магнитное поле циклотрона) образуют, замкнутый контур регулирования, то автоматически поддерживается временное совпадение входных сигналов схемы сравнения 7. Оптимальная настройка режима работы циклотрона заключается в изменении временного положения опорного импульса посредством регулирования напряжения на входе 10 до получения максимальной интенсивности выведенного пучка. При возникновении возмущений среднего магнитного поля, вызывающих уход фазы сгустка от оптимального значения (т.е. появление временного рассогласования между спорным импульсом, соответствующим оптимальной настройке циклотрона, и преобразованным импульсом с сигнального электрода), устройство автоматически вырабатывает сигнал коррекции, который приводит к соответствующему изменению среднего магнитного поля циклотрона с помощью цополнительной обмотки. Таким образом, осуществляется стабилизация оптимального фазового положения пучка как в импульсном, так и в непрерыв- . ном режимах работы циклотрона. Очевидна и простота процесса регулирования магнитного поля циклотрона с помощью данного устройства, который заключается лишь в изменении величины напряжения на входе управления.

При этом обеспечивается сохранение изохронности режима ускорения при медленных уходах фазы от оптимального значения вследствие временной нестабильности среднего магнитного поля ускорителя.

Следовательно, введение схемы стробоскопического преобразователя, генератора пилообразного напряжения и формирователя опорного сигнала, во-первых, позволяет обеспечить работу устройства в импульсном режиме работы циклотрона в отличие от известных устройств при сохранении стабильности оптимального фазового положения пучка и, во-вторых, упрощает процесс регулирования магнитного поля циклотрона при импульсном режиме работы по сравнению с известными устройствами .

Использование предлагаемого устройства при импульсном режиме работы циклотрона позволяет сократить время, требуемое для поддержания опти мального режима работы циклотрона, 710115

Формула изобретения

Составитель Е.Медведев

Техред Э„Чужик Корректор M.Âèãóëà

Редактор Л.Емельянова

Заказ 8776/52 Тираж 885 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 который нарушается вследствие временных нестабильностей среднего магнитного поля.

Устройство настройки режима рабо5 ты циклотрона, содержащее сигнальный электрод, схему сравнения, усилитель и дополнительную обмотку, о т л и ч а ю ш, е е с я тем, что, с целью обеспечения работы в импульсном режиме и упрощения процесса регулирования магнитного поля циклотрона, в него дополнительно введены генератор пилообразного напряжения, формирователь опорного сигнала и схема стро- i5 боскопического преобразователя, причем сигнальный электрод связан через схему стробоскопичес кого преобразователя со входом схемы сравнения и с выходом генератора пилообразного напряжения, вход которого является входом импульса запуска, другой вход схемы сравнения соединен с выходом формирователя опорного сигнала, связанным с выходом генератора пилообразного напряжения и со входом управле ния, а выход схемы сравнения через усилитель соединен с дополнительной обмоткой циклотрона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Система стабилизации магнитного поля ускорителя, Препринт ОИЯИ, 13-4496, 1969.

2. Патент ФРГ 11146601, кл. 21 g 36, опублик. 1963.