Генератор синхротронного излучения непрерывного действия

Генератор синхротронного излучения непрерывного действия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>867279

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное и авт. саид-ву— (22) Заявлено 2705.80 (21) 2931126/18-21

Р М К з

Н 05 Н 13/00 с присоединением заявки М2— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621. 384. .6 (088. 8) Опубликовано 230182, Бюллетень Мо 3

Дата опубликования описания 30. 12. 82

В.С. Панасюк и В.И. Степанов /,: ..:.1 р

::, ч е

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

НЕПРЕРЬ)ВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для прикладных, научно-исследовательских и метрологических целей в случаях, когда требуется синхротронное излучение в диапазоне длин волн до десятков нанометров.

Известен генератор синхротронного излучения непрерывного действия, со,держащий кольцевой синхротрон и устройство для инжекции предварительно. ускоренных частиц на кольцевую орбиту (1j, В известном устройстве осуществляется предварительное ускорение частиц с последующей их инжекцией на кольцевую орбиту, где далее протекает процесс циклического излучения, непрерывно сопровождающийся генерацией синхротронного излучения.

Недостатком известного устройства являются его большие габариты, связанные с необходимостью предварительного ускорения в отдельном устройстве.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор синхротронного излучения непрерывного действия, содержащий источник ВЧ-мощности, подключенный к резонатору, охватываю щему орбиты ускоряемых электронов, а также охватывающий орбиты электронов постоянный осесимметричный электромагнит с медианной плоскостью, внутри которого расположена вакуумная камера из проводящего материала (2 J.

В известном устройстве предварительное ускорение электронов осуществляется в микротроне, после чего пучок выводится на кольцевую орбиту, где и осуществляется процесс циклического ускоренит:, сопровождающийся непрерывной генерацией синхротронного излучения.

15 Недостатком известного устройства являются его большие габариты, что .связано с необходимостью предварительного ускорения частиц в отдельном устройстве. Даже при уменьшении абсолютных размеров устройства указанные конструктивные особенности не позволяют снизить его габариты в до:статочной степени.

Цель изобретения — уменьшить габариты устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе синхротронного излучения непрерывного действия, со,держащем источник ВЧ-мощности, под-

З0,ключенный к резонатору, охватываю867279 щему орбиты ускоряемых элен тронов, а также постоянный осесимметричный электромагнит с медианной плоскостью, внутри которого расположена вакуумная камера из проводящего материала, внутри вакуумной камеры расположен осесимметричный импульсный электромагнит с медианной плоскостью, причем его ось и медианная плоскость совмещены с осью и медианной плоскостью постоянного электромагнита, толщина стенок вакуумной камеры превосходит толщину ский-слоя возбуждаемого импульсным электромагнитом поля, часть вакуумной камеры совмещена с резонатором, внутри которого расположен источник электронов, а обмотки импульсного и постоянного электромагнитов подключены к индивидуальным источникам питания навстречу друг другу.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 — зависимость ведущего магнитного поля В от времени ; на фиг. 3 - зависимость напряжения E ВЧ-генератора от времени 1; на фиг.e4 — зависимость импульса тока. источника 3 от времени

Генератор синхротронного излучения непрерывного действия содержит постоянный электрома=нит 1 ведущего магнитного поля с мягкой фокусировкой, безжелезный электромагнит 2 импульсного ведущего магнитного поля, СВЧ-генератор 3, резонатор 4, являющийся частью СВЧ-тракта .5, вакуумную камеру 6, источник 7 частиц, диафрагму 8 для согласования связи резонатора с СВЧ-трактом, вакуумно плотный изолятор 9, прозрачный для

СВЧ-радиоволн, патрубок 10 откачного насоса, патрубок 11 со стеклами для вывода синхротронного излучения, кабели 12 для подключения электромагнита 2 импульсного ведущего магнитного поля к разряднику и конденсатор1 ной батарее (на фиг. не показаны J„ вывод 13 обмотки электромагнита 2, коаксиальный с резонатором цилиндр

14 для создания малоиндуктивного подвода к выводам 13 (другой конец обмотки электромагнита 2 соединен непосредственно со стенкой резонатора 4). Релятивистская орбита пучка

15 расположена внутри резонатора 4. . Электромагнит 2 импульсного ведущего магнитного поля размещен внутри ускорительной конфигурации. магнитного поля постоянного электромагнита 1, медианные плоскости A-A импульсного 2 и постоянного 1 электромагнитов совмещены, при этом электромагнит 2 импульсного ведущего магнитного поля расположен внутри вакуумной камеры 6. Камера 6 выполнена металлической. Часть полости камеры

6 совмещена с плоскостью резонатора 4.

60 б5 синхротронного иЗлучения мал. Поэтому такой генератор, как и всякий накопитель, может дать значительно меньшую систематическую ошибку при использовании его для метрологических целей.

Устройство работает следующим образом.

В вакуумной камере 6 создается разрежение, величина которого определяется необходимым временем жизни, пучка. Ведущее магнитное поле, создаваемое.постоянным электромагнитом

1, поднимается до значения 9 (фиг.2), соответствующего энергии электронов, необходимой для времени жизни пучка при дальнейшем доускорении в процессе медленного подъема поля постоян-, ного магнита. Электромагнит 2 импульсного ведущего магнитного поля кабелями 12 подключен к конденсаторной батарее через разрядник. При сраба15 тывании разрядника возбуждается импульсное магнитное поле и происходит„ затухающий колебательный процесс тока в электромагните 2. Амплитуда импульсного магнитного поля подбираЩ ется таким образом, чтобы на уровне.

Во магнитное поле соответствовало циклотронному резонансу. В этот момент включаются СВЧ-генератор 3 и источник 7 частиц (фиг. 3,4), и происходит известный процесс циклического ускорения частиц на возрастающем участке магнитного поля в скрещенных импульсом ведущем и постоянном высокочастотном ускоряющем типа Нщ полях. Длительность импульса СВЧ

Зо должна соответствовать времени затухания процесса в контуре импульсного электромагнита 2. После этого напряжение СВЧ может быть резко снижено до предела, практически необходимого для компенсации потерь на синхротронное излучение и доускорение до предельной энергии, которое должно быть сделано с помощью медленного подъема поля постоянного электромагнита. 1, но

40 за время, меньшее времени жизни пучка при энергии инжекции. Следует отметить, что импульсное магнитное поле, период которого определяется приблизительно десятком микросекунд, 45 имеет малый скин-слой и не может . выйти за пределы металлических стенок разонатора-камеры, нанеся вред постоянному электромагниту, особенHGq если он-криогенный. Криогенные электромагниты легко позволяют получить индукцию магнитного поля равную

10 Тл и более, поэтому максимальная энергия пучка при длине волн СВЧ, равной 10 см, может быть соответственно 50 МэВ и более.

Поскольку синхротррнное излучение способствует затуханию. бетатронных колебаний частиц, в данном устройстве размер поперечного сечения пучка в силу длительного воздействия

867279

Таким образом, в предлагаемом генераторе синхротронного излучения непрерывного действия обеспечивается инжекция высокоэнергетического пучка в ускорительную конфигурацию магнитного поля постоянного электромагнита на релятивистскую орбиту беэ специальных устройств инфлектора частиц, канала для транспортировки пучка и сложного генератора высокочастотного напряжения переменной частоты, что >0 существенно упрощает конструкцию генератора. Устройство имеет значительно меньшие габариты по сравнению с прото типом, включающие пространственно разнесенные ускорительный и 15 доускоряюще-накопительный узлы.

6 целью уменьшения габаритов устройст-., ва, внутри вакуумной камеры расположен осесимметричный импульсный электромагнит с медианной плоскостью, причем его ось и медианная плоскость совмещены с осью и медианной плоскостью постоянного электромагнита, толщина стенок вакуумной камеры пре-. восходит толщину скин-слоя возбуждаемого импульсным электромагнитом поля, часть вакуумной камеры совмещена с резонатором, внутри которого расположен источник электронов, а о6мотки импульсного и постоянного электромагнитов подключены к индивидуальным источникам питания навстречу друг другу.

Формула изобретения

Генератор синхротронного излучения непрерывного действия, содержащий источник ВЧ-мощности, подключен ный к резонатору, охватывающему орбиты ускоряемых электронов, а также постоянный.осесимметричный электромагнит с медианной плоскостью, внут.ри которого расположена вакуумная камера из проводящего материала, .отличающийся тем, что, с

Источники информации

t принятые во внимание при экспертизе

1. Ускорители. Под ред. Б.Н.-Яблокова, И., йтомиэдат, 1962, с. 221-230.

2. Капица.С.П., Луганский Л.Б., Зыкин Л.М. Проект электронного нако2» пителя на энергию 1 ГЭВ для получения магнито-тормозного излучения.

Труды третьего Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц.

Том 1, М., Наука, 1973 r., О стр. 82-84 (прототип).

867279

Заказ 10792/1 Тирам 8б2

ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Уягород, ул, Проектная, 4

Составитель В. Краснопольский

Редактор М. Кузнецова Техред Л.Пекарь Корректор С. Шекмар