Линейные высокочастотные ускорители протонов и отрицательных ионов водорода для прикладных исследований

• Автор: Кобец, Валерий Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Глава 1. Принципы построения резонансных линейных ускорителей ионов с пространственно-однородной и пространственно-периодической ВЧ-квадрупольной фокусировкой
Глава 2. Исследование параметров ускоренного пучка в ускорителе с пространственно-однородной и пространственно-периодической ВЧ-квадрупольной фокусировкой
§2.1. Ускоритель с ВЧ-квадрупольной фокусировкой на энергию 7 МэВ §2.2. Измерение параметров ускоренного пучка протонов §2.3. Профиль пучка на выходе НЧУ коэффициент захвата протонов в режим ускорения
§2.4. Энергетический спектр протонов на выходе НЧУ
§2.5. Эмиттанс пучка протонов, ускоренного в НЧУ
§2.6. Система компенсации нагрузки резонаторов НЧУ и ОЧУ током ускоренных протонов
§2.7. Проводка пучка протонов через две секции ускорителя и его ускорение до энергии 7 МэВ в режиме малых и больших токов
Глава 3. Формирование и ускорение пучка отрицательных ионов водорода в ускорителях с пространственно-однородной и пространственнопериодической ВЧ-квадрупольной фокусировкой
Глава 4. Малогабаритный ускоритель на основе полицилиндрических четвертьволновых коаксиальных резонаторов
§4.1. Характеристика коаксиального четвертьволнового резонатора

§4.2. Конструкция ускорителя на основе полицилиндрических резонаторов
§4.3. Динамика частиц в ускоряющей структуре на основе полицилиндрических четвертьволновых коаксиальных резонаторов
§4.4. Физический пуск ускорителя на основе полицилиндрических четвертьволновых резонаторов
Глава 5. Ускоритель для внешней инжекции в Фазотрон ОИЯИ
§5.1. Эффективность внешней инжекции
§5.2. Инжектор на основе линейного ускорителя
§5.3. Система ВЧ питания ускорителя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основным условием ускорения заряженных частиц в линейных высокочастотных ускорителях, является обеспечение одновременной фазовой (продольной) и радиальной (поперечной) устойчивости движения заряженных частиц.
В линейных резонансных ускорителях ионов фазовая устойчивость обеспечивается соответствующим выбором распределения равновесной (синхронной) фазы по длине ускоряющего тракта, а устойчивость в радиальной плоскости - внешними фокусирующими устройствами, например, магнитными квадрупольными линзами [1], расположенными в трубках дрейфа ускорителя, так называемая, жесткая фокусировка. Она обеспечивает относительно высокие параметры пучка, однако, сами трубки дрейфа превратились со временем в весьма сложные узлы современных ускорителей.
Существует и другая возможность обеспечения одновременной радиальной и фазовой устойчивости - с помощью самого ускоряющего поля. При этом значительно упрощается конструкция ускоряюще-фокусирующей структуры, в несколько раз уменьшается энергия инжекции ионов в ускоритель, повышаются темп ускорения, интенсивность и качество ускоряемого пучка. Широкую известность получили ускорители с квадрупольной высокочастотной фокусировкой, где устойчивость поперечного движения частиц пучка достигается с помощью квадрупольной конфигурации высокочастотного поля, создаваемого четырехпроводной квадрупольной линией [2,3] или, так называемым, двойным зазором [4], где трубки дрейфа представляют собой обычные полые цилиндры, нагруженные дополнительными электродами, формирующими поля квадрупольной геометрии в ускоряющем зазоре.
Кроме квадрупольной высокочастотной фокусировки существует еще и фазопеременная [5,6]. В ее основу положено периодическое изменение величины и знака равновесной фазы ср5 вдоль ускоряющего тракта. Этим создается периодическое

начальной фазировки каналов, соответствующей максимуму выходного тока ) ускорителя.
Таким образом, данная методика позволяет на основании зависимостей выходного тока пучка от разности фаз ускоряющих резонаторов НЧУ и ОЧУ определить во-первых, размеры сепаратрисы основной части, во-вторых, их зависимость от режима работы ОЧУ, который определяется уровнем вводимой мощности, и, в-третьих, фазовую протяженность сгустка ускоренных частиц. В конечном итоге результаты измерений дают возможность найти оптимальный уровень мощности, вводимой в резонатор ОЧУ, и уточнить фазировку ВЧ-каналов.

В работе удалось измерить три зависимости коэффициента токопрохождения от расстройки фаз между резонаторами начальной и основной частей ускорителя (Рис. 3.11). Параметрами этих зависимостей являлись различные значения напряжений ирнчу; ирочу и тока на выходе ускорителя. Приведенные кривые наглядно демонстрируют правильность сделанных выше предположений о возможностях апробируемой методики. Сравнение зависимостей, приведенных на Рис. 3.11, показывает, что на выходе начальной части ускорителя сгусток частиц имеет
Рис. 3.11.