SU818462A1

SU818462A1 - Device for forming magnetic field

Info

Publication number: SU818462A1
Application number: SU792839379A
Authority: SU
Inventors: А.Н. Галаев; А.В. Степанов; Ю.И. Стогов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7904
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1982-02-23

Description

1one

Изобретение относитс к ускорительной технике, а более конкретно - к устройствам формировани магнитного нол в центральной области циклотронов, использующих аксиальный ввод источника ионов в зону ускорени через отверстие в полюсе электромагнита .The invention relates to accelerator technology, and more specifically to devices for forming a magnetic field in the central region of cyclotrons, using axial input of an ion source into the acceleration zone through an opening in the pole of an electromagnet.

Известны устройства дл формировани магнитного нол в центральной области циклотрона при аксиальном вводе источника ионов 11.Devices are known for forming a magnetic field in the central region of the cyclotron with axial input of an ion source 11.

Известно также устройство формировани магнитного нол , в котором ионный источник введен аксиально через отверстие в полюсе электромагнита 21.A device for forming a magnetic field is also known, in which an ion source is introduced axially through an opening in the pole of an electromagnet 21.

Указанное устройство пригодно только дл циклотронов с относительно большим (более двух метров) диаметром полюса электромагнита. В небольших, так называемых , комнактных циклотронах с диаметром полюсов до 1,0-1,2 м, оно приводит к недопустимому «провалу магнитного пол в центре. «Провал магнитного пол вызывает нарушение условий устойчивости движени частиц и изохронности ускорени в центральной области и, как следствие, уменьшение интенсивности. Это обсто тельство привело к тому, что все компактные никлотроны «Циклотронной корпорации (г. Беркли, США) снабжены конструктивноThe specified device is suitable only for cyclotrons with a relatively large (more than two meters) diameter pole of the electromagnet. In small, so-called room cyclotrons with a pole diameter of up to 1.0-1.2 m, it leads to an unacceptable “collapse of the magnetic field in the center. The failure of the magnetic field causes a violation of the conditions for the stability of particle motion and the isochronism of acceleration in the central region and, as a consequence, a decrease in intensity. This circumstance led to the fact that all the compact niclotrons of the "Cyclotron Corporation (Berkeley, USA) are equipped constructively

более сложным и неудобным в работе источником с радиальным вводом, а компактные циклотроны шведской фирмы «Скандитроникс - источником ионов, наход ш,имс a more complicated and inconvenient source of work with a radial input, and the compact cyclotrons of the Swedish company "Scanditronics - a source of ions

под большим посто нным потенциалом пор дка 10 кВ/ч.under a large constant potential of the order of 10 kV / h.

Целью изобретени вл етс повышение интенсивности пучка путем улучшени условий формировани орбит в центральнойThe aim of the invention is to increase the intensity of the beam by improving the conditions of the formation of orbits in the central

области.areas.

Указанна цель достигаетс тем, что сквозное отверстие в каждом полюсе электромагнита смеш.ено относительно его оси в нанравлении, параллельном кромке дуанта , и величины Л смещени по абсолютной величине меньше радиуса R этого отверсти , т. е.This goal is achieved by the fact that the through hole at each pole of the electromagnet is mixed relative to its axis in a direction parallel to the edge of the dual, and the magnitude of the L offset in absolute value is less than the radius R of this hole, i.e.

ЛL

0,5 ,00.5, 0

Наличие отверсти , смещенного относительно центра полюса, приводит к по влению азимутальной неоднородности магнитного пол тина первой гармоники.The presence of an aperture displaced relative to the center of the pole leads to the appearance of an azimuthal inhomogeneity of the magnetic first harmonic field.

Расчеты и экспериментальна проверка вли ни первой гармоники магнитного пол на динамику пучка в центральной области ноказали, что если величина смещени отверсти меньше его радиуса, то пучок не иснытывает необратимых нежелательных последствий. Естественна локализаци зоны вли ни первой гармоники по радиусу и малое число оборотов пучка в этой зоне привод т к допустимому сдвигу центров орбит, которое может быть скомпенсировано либо расчетным смещением головки источника ионов, либо специальными гармоническими обмотками на последующей стадии ускорени . В св зи с малым числом оборотов пучка и близостью частоты радиальных колебаний к единице не происходит трансформации когерентных радиальных колебаний в некогерентные, что всегда сопровождаетс ухудщвнием качества пучка.Calculations and experimental verification of the effect of the first harmonic of the magnetic field on the beam dynamics in the central region have shown that if the magnitude of the displacement of the hole is less than its radius, then the beam does not have irreversible undesirable consequences. The natural localization of the zone of influence of the first harmonic along the radius and a small number of beam revolutions in this zone result in a permissible shift of the centers of the orbits, which can be compensated either by the calculated displacement of the ion source head or by special harmonic windings at the subsequent acceleration stage. Due to the low speed of the beam and the proximity of the frequency of the radial oscillations to unity, there is no transformation of coherent radial oscillations into incoherent ones, which is always accompanied by deterioration of the beam quality.

На фиг. 1 и 2 изображено устройство.FIG. 1 and 2 shows the device.

Источник ионов 1 через отверстие в ферромагнитной заглушке 2 введен в рабочую зону. Ферромагнитна заглущка совместно с секторами 3, установочным диском 4 и полюсом 5 вход т в магнитную структуру циклотрона. Ось отверсти в заглушке 2 смещена параллельно кромке дуанта 6 относительно оси полюса на величину Д, а радиус JR отверсти выбран таким, чтобы разместить головку источника ионов и обеспечить ее юстировку вдоль дуанта.The ion source 1 through the hole in the ferromagnetic stub 2 is introduced into the working area. The ferromagnetic cap together with the sectors 3, the installation disk 4 and the pole 5 are included in the magnetic structure of the cyclotron. The axis of the hole in the plug 2 is displaced parallel to the edge of the dunt 6 relative to the axis of the pole by the value D, and the radius JR of the hole is chosen so as to position the head of the ion source and ensure its alignment along the duant.

Описанное устройство было предложено и реализовано в процессе формировани магнитного пол в центре компактного цикл .Олрона МГЦ позвол1ило размеатить источник ионов с такими габаритами, которые обеспечили получение дуги с мощностью разр да более одного киловатта, при этом были сохранены услови изохронного ускорени . Больша мощность дуги источника ионов дала возможность получить интенсивный пучок альфа-частиц, по величине не уступающий иетенаианости протонов, в то врем как на аналогичных зарубежных компактных циклотронах МС-20 (фирма «Скандитроникс ) и ЛЕС, использующих аксиальный ввод источника понов, существует разница в несколько раз.The described device was proposed and implemented during the formation of a magnetic field in the center of a compact cycle. The MHC Olron allowed the ion source to be sized with dimensions that ensured an arc with a discharge power of more than one kilowatt, while the conditions of isochronous acceleration were preserved. The high power of the arc of the ion source made it possible to obtain an intense beam of alpha particles that is not inferior in magnitude to the protons, while on similar foreign compact MS-20 cyclotrons (Scanditronics) and LES using axial input of the don source, there is a difference in repeatedly.

Claims

1. R.S. Watson, Nucl Jnstrum and Meth, 18, 19, 1962, p. 362-369.

2. Stepanov A.V., Fedorov A.S., Sat. "Electrophysical equipment, vol. 8, M., Atomizdat, 1969, p. 23-28 (prototype).

3

J 4-5

/. /;

,