Формирование магнитного поля и эксперименты по длительной инжекции в индукционном циклическом ускорителе с постоянным ведущим полем

• Автор: Михалев, Павел Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 c. : ил

ГЛАВА I. ДИНАМИКА ЧАСТИЦ В РАДИАЛЬНО-СЕКТОРНОМ МАГНИТНОМ

ПОЛЕ ИНДУКЦИОННОГО ЦИКЛИЧЕСКОГО УСКОРИТЕЛЯ (ИЦУ)

1.1. Магнитные системы ИЦУ

1.2. Уравнения движения. Бетатронные колебания

1.3. Результаты численного расчета. Диаграммы устойчивости

1.4. Динамика частиц в измеренном на моделях магнитном поле и допуски на параметры поля
1.5. Выводы

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ДАТЕЛЬНОЙ ИНЖЕКЦИИ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ИЦУ Ь

2.1. Методика экспериментов на ЭКФ по длительной ин-жекции

2.2. Результаты экспериментов и оценка достижимой интенсивности

2.3. Параметры ИЦУ

2.4. Опытный образец ИЦУ на энергию 1,5 МэВ
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИЦУ С ГЛУБОКОЙ АЗИМУТАЛЬНОЙ ВАРИАЦИЕЙ
3.1. Методы формирования поля. Расчет намагничивающих ампервитков
3.2. Аналитический расчет поля в секторных магнитных системах. Связь геометрических характеристик системы с параметрами поля
3.3. Расчет по данным моделирования

3.4. Выводы
ГЛАВА 4. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА ИЦУ
4.1. Параметры и общее описание ускорителя
4.2. Методика магнитных измерений и обработка экспериментальных данных
4.3. Результаты измерений и коррекция характеристик магнитного поля
4.4. Результаты численных расчетов динамики частиц по измеренным характеристикам магнитной системы
4.5. Выводы
ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ВНЕШНЕЙ ИНЖЕКЦИИ
5.1. Требования к системе инжекции ИЦУ. Внутренняя и внешняя инжекция
5.2. Методика численных расчетов траекторий частиц
5.3. Аппроксимация магнитного поля по данным измерений
5.4. Результаты численных расчетов вариантов внешней инжекции
5.5. Выводы
Заключение
Литература

Ускорители заряженных частиц широко используются как в научных исследованиях, так и в прикладных областях: в медицине, биологии, в промышленности и для других целей. Каждая из этих областей предъявляет свои специфические требования как к самой установке, так и к параметрам пучка, что приводит к разнообразию установок и достигаемых в них энергий и интенсивностей.
Особенно широко ускорители начали использоваться в промышленности для дефектоскопии. Необходимость иметь разнообразные источники излучения привела к тому, что в настоящее время у нас в стране налажен серийный выпуск линейных ускорителей, бетатронов /^»2/ и микротронов для промышленности. Аналогичные работы ведутся рядом зарубежных фирм, которые серийно выпускают для этих целей стационарные бетатроны на энергию от 15 до 50 МэВ.
Интенсивность ускоренных частиц (или вторичных частиц) является одним из основных параметров ускорителей. Что касается бетатрона, его существенным недостатком является невысокая средняя интенсивность, которая находится на уровне ~ 10^-Ю^ эл./с. Линейные ускорители и микротроны имеют значительно большую интенсивность (10^-10*^ эл./с), но они сложнее по конструкции и дороже в изготовлении и эксплуатации. Относительная простота бетатрона обусловила его широкое применение.
Главный недостаток бетатрона - низкая интенсивность пучка -может быть преодолен при сохранении его достоинств в простоте и дешевизне. Это позволит ему стать в ряд или даже иметь преимущества перед линейными ускорителями. Возможны два основных способа повышения интенсивности: I) повышение частоты повторе-

2.2. Результата экспериментов и опенка достижимой интенсивности
В результате экспериментов получены зависимости тока I ускоренного пучка от длительности инжекции Г и от амплитуды ускоряющего напряжения V . Результаты измерений среднего тока ускоренных электронов от длительности инжекции (при частоте повторения циклов 50 Гц) приведены на рис.14. При этих измерениях использовались две методики изменения длительности инжекции. В первом случае для получения каждой точки кривой проводилось большое число операций по регулировке аппаратуры инжекции: удлинение импульсов, управляющих высоковольтными генераторами, совмещение этих импульсов во времени, измерение амплитуды и длительности тока инжекции и др. При второй, менее трудоемкой методике, длительность импульса тока из инжектора сохранялась неизменной и равной максимальному значению (25 мкс), а время Т регулировалось изменением задержки импульса ускоряющего напряжения относительно начала импульса тока. Кривые I и 2 на рис.14 получены первым методом; кривая 3 - и тем и другим (точки, обозначенные треугольником, получены первым методом, звездочками -вторым).
Как видно из рис.14, ток ускоренных электронов в исследованном диапазоне значений I и Т пропорционален длительности инжекции и зависит от ускоряющего напряжения (кривые I и 2 соответствуют и = 940 В, кривая 3 - напряжению 470 В). Точки каждой серии измерений при различных длительностях инжекции достаточно хорошо ложатся на прямую, проходящую через начало координат. Линейность экспериментально полученных зависимостей подтверждает тот факт, что в исследованной области изменения длительности инжекции от I до 25 мкс влияния сил пространствен-