Разработка интенсивных линейных ускорителей ионов

• Автор: Ярамышев, Степан Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ
ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЛИНЕЙНЫХ УСКОРИТЕЛЕЙ ИОНОВ
1Л. Выбор основных параметров ускорителя с пространственнооднородной квадрупольной фокусировкой
1.2. Разработка ускорителя с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой при помощи программы АССЕ1Х
1.3. Разработка ускорителя с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой при помощи интерактивной программы КЕС^ПЕБ
1.4. Многочастичная программа ВУЫАМКЖ
ГЛАВА 2. ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ, РАЗРАБОТАННЫЕ В
1993 -2002 гг
2.1. Начальная часть протонного ускорителя "ИСТРА"
2.2. Бустерная секция линейного ускорителя Московской Мезонной
Фабрики
2.3. Тяжелоионный ускоритель ИТЭФ с пространственнооднородной квадрупольной фокусировкой

2.4. Тяжелоионный линейный инжектор установки Т¥АС
2.5. Ускоритель с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой проекта ША
2.6. Линейный ускоритель высокой мощности
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА НЕЛИНЕЙНОГО
ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ
3.1. Оценка малых потерь частиц в периодическом канале
3.2. Вычисление матрицы фокусирующего периода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
Устойчивый интерес к разработке сильноточных линейных ускорителей связан с их эффективным применением как для фундаментальных исследований, так и для и решения различных практических задач. В частности, линейный ускоритель высокой мощности предполагается использовать для трансмутации ядерных отходов, получения элементарных частиц и изучения фундаментальных свойств материи [19,76]. В настоящее время такие ускорители разрабатываются во многих научных центрах: ИТЭФ, МРТИ, LANL, CERN и др.
[23,28,29,40,61,80].
Одно из важнейших требований, предъявляемых к начальной части интенсивного линейного ускорителя ионов, заключается в получении
ускоренного пучка с высокой фазовой плотностью тока j = —, где I - ток
пучка, Ур - нормализованный эмиттанс. Иначе существенный рост фазового объема пучка в начале ускорителя приводит к заметной потере частиц и активации установки в целом. Для устранения этих проблем необходимо увеличение апертуры во всем ускорителе, что означает как существенное повышение энергетических затрат на ускорение и фокусировку частиц, так и дальнейшую деградацию пучка из-за нелинейности внешних полей.
Предложенные в различных лабораториях схемы линейного ускорителя высокой мощности отличаются выбором типов ускоряющих структур, величин их рабочих частот и иных параметров. Тем не менее, во всех современных линейных ускорителях ионов в качестве начальной части используется секция с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ). Такой ускоритель, предложенный в 1969 г. В.В. Владимирским, И.М. Капчинским и В.А. Тепляковым [2], в отличие от ранее использовавшихся структур эффективно трансформирует

1.3.3 Основные этапы использования программы
Первый этап работы с программой - задание начальных данных, которые могут быть введены вручную или прочитаны из файла (Рис. 1). Вновь введенные или откорректированные данные могут быть сохранены для использования в другой сессии работы с программой.
■ai. Initial Parameters
Beam Parameters
Mass Number Charge Number Emittance (cm rad)
Current (A)
Energy Spread [%}
Phase Length (deg)

|o.ioo

Prebuncher-
Inilial Modulation

Init. Syn. Phase (deg) 1.
Length(Osc. number) MO
-Basic RFQ Parameters-
Output Synch. 1.
Phase (deg) !
Max. Field Strength (Kp) |~2 Frequency (MHz)
Input Energy (MeV)
Main RFQ Part-

О utput E nergy (M eV) pT
Fiel. Electrode Width I i
Out Syn. Phase (deg) Output Modulation

[Constant
шмтшЁштш-
41 i v-!." • i 'C&t (tip I ' *( ' ? -
Gentle Buncher-
|Quasy stationary bunches 5[|
Input Radial Matcher
Cet Numbers pn
User defined

i'FtîÏÂS:"»» Ч-V
Output Radial Matcher
Cell Numbers [Constant

Next.
Рис. 1 Ввод начальных данных в программу RFQ DES.
В программе должны быть заданы
• параметры пучка: масса и заряд частиц, начальный эмиттанс и ток пучка, разброс частиц по продольным скоростям и фазовая полуширина пучка;
• параметры ускорителя: максимальная напряженность поля на поверхности электродов в единицах критерия Килпатрика, частота ВЧ поля, входная и выходная энергия и относительная толщина электродов;