RU18040U1 - DEVICE FOR ACCELERATED CHARGED PARTICLES - Google Patents

Abstract

1. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц, содержащее последовательность линейных ускоряющих структур, соединенных друг с другом магнитными системами поворота пучка, причем каждая из ускоряющих структур выполнена из ячеек нарастающего шага и расположена внутри сверхпроводящего соленоида, при этом произведение величины индукции магнитного потока каждого узла поворота на радиус поворота пучка соответствует значению импульса ускоряемых частиц на выходе и входе смежных линейных ускоряющих структур, отличающееся тем, что каждая из линейных ускоряющих структур расположена вертикально и соединена узлами поворота пучка зигзагообразно так, что векторы направления пучка в смежных ускоряющих структурах расположены строго под углом 180.2. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.1, отличающееся тем, что ускоряющие структуры распложены вдоль граней многогранной призмы.3. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, между двумя ускоряющими структурами, расположенными вдоль соседних граней многогранной призмы, дополнительно размещено не менее одной ускоряющей структуры.4. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.1, отличающееся тем, что все ускоряющие структуры расположены в общем криогенном баке и закреплены на его верхней крышке.5. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.4, отличающееся тем, что бак выполнен секционированным.1. A device for producing accelerated charged particles, containing a sequence of linear accelerating structures connected to each other by magnetic beam rotation systems, each of the accelerating structures made of incremental cells and located inside the superconducting solenoid, the product of the magnetic flux density of each rotation node the radius of rotation of the beam corresponds to the value of the momentum of the accelerated particles at the output and input of adjacent linear accelerating structures, characterized in that each of the linear accelerating structures is located vertically and connected by nodes of rotation of the beam in a zigzag fashion so that the direction vectors of the beam in adjacent accelerating structures are located strictly at an angle of 180.2. A device for producing accelerated charged particles according to claim 1, characterized in that the accelerating structures are arranged along the faces of a multifaceted prism. A device for producing accelerated charged particles according to claim 1, wherein at least one accelerating structure is additionally placed between at least two accelerating structures located along adjacent faces of the polyhedral prism. A device for producing accelerated charged particles according to claim 1, characterized in that all accelerating structures are located in a common cryogenic tank and are mounted on its top cover. A device for producing accelerated charged particles according to claim 4, characterized in that the tank is partitioned.

Description

«| ont3l434«| ont3l434

.,u«iiillllllll l ., u "iiillllllll l

;fi; fi

УСТРОЙСТВО для ПОЛУЧЕНИЯ УСКОРЕННЫХ ЗАРЯЖЕННЫХDEVICE FOR GETTING ACCELERATED CHARGED

ЧАСТИЦPARTICLES

Полезная модель относится к ускорительной технике, а именно к конструктивному исполнению узлов и элементов.The utility model relates to accelerator technology, namely to the design of nodes and elements.

Устройство может быть использовано для получения пучков заряженных частиц большой мощности в непрерывном режиме для уничтожения радиоактивных отходов, в электроядерных схемах наработки радиоактивного топлива и в схемах подкритических реакторов. Ускорители классифицируют по характеру траекторий ускоряемых частиц в них.The device can be used to produce beams of charged particles of high power in continuous mode for the destruction of radioactive waste, in electro-nuclear schemes for the production of radioactive fuel and in schemes of subcritical reactors. Accelerators are classified by the nature of the trajectories of accelerated particles in them.

Управление движением частиц (формой их траектории) производится магнитным (реже электрическим) полем. По характеру траекторий частиц различают циклические и линейные ускорители Советский энциклопедический словарь, М., «Советская энциклопедия, 1985, стр. 1383Particle motion (the shape of their trajectory) is controlled by a magnetic (less often electric) field. By the nature of particle trajectories, cyclic and linear accelerators are distinguished. Soviet Encyclopedic Dictionary, M., “Soviet Encyclopedia, 1985, p. 1383

Для ускорения пучков заряженных частиц мегаваттного уровня применяют следующие способы ускорения.The following acceleration methods are used to accelerate beams of charged particles of a megawatt level.

Линейному (далее ID - одномерному, т.е. ускорению по прямой) способу ускорения соответствует прямолинейная траектория и 1Dускоритель, который характеризуется большими линейными размерами, например, в проекте Лос-Аламосской лаборатории США длина ускорителя составляет 1880 метров. R.A.Jameson, Scaling & Optimization of HighIntensity, Low-Beam-Loss RP Linacs for Neutron Source Drivers, LA-UR-922474, Proc. of the Third Workshop on Advanced Accelerator Concepts, 14-20 June 1992, Port Jefferson, U.S.A., Publ. Amer. Inst. of Physics.The linear (hereinafter ID - one-dimensional, i.e. direct acceleration) acceleration method corresponds to a straight path and 1D accelerator, which is characterized by large linear dimensions, for example, in the project of the Los Alamos Laboratory in the USA, the accelerator length is 1880 meters. R.A. Jameson, Scaling & Optimization of High Intensity, Low-Beam-Loss RP Linacs for Neutron Source Drivers, LA-UR-922474, Proc. of the Third Workshop on Advanced Accelerator Concepts, 14-20 June 1992, Port Jefferson, U.S.A., Publ. Amer. Inst. of Physics.

- циклотрон, который характеризуется меньшими размерами, но очень большой массой и ограниченными возможностями по мощности в пучке (менее 20 МВт) в связи с проблемами пространственного заряда ускоряемого пучка. C.Rubbia, On Heavy Ion Accelerators for Inertial Confinment Fussion, CERN-PPE/91-117, July 1991 .- a cyclotron, which is characterized by a smaller size, but very large mass and limited possibilities for power in the beam (less than 20 MW) due to problems of the space charge of the accelerated beam. C. Rubbia, On Heavy Ion Accelerators for Inertial Confinment Fussion, CERN-PPE / 91-117, July 1991.

Известен ускоритель CEBAF G.A.Krafft, Stutus of the Continuous Electron Beam Accelerator Facility, Proc, of the 1994 International Linac Conf, Tsukuba, Japan, Aug. 21-26, 1994, Vol.1, p.p.9-13, в котором реализован способ ускорения релятивистских электронов. Ускоритель, работает в непрерывном режиме, используемые в нем две линейные (ID) ускоряющие структуры выполнены из идентичных (постоянного шага) ячеек.Famous accelerator CEBAF G.A. Krafft, Stutus of the Continuous Electron Beam Accelerator Facility, Proc, of the 1994 International Linac Conf, Tsukuba, Japan, Aug. 21-26, 1994, Vol.1, p.p.9-13, which implements a method for accelerating relativistic electrons. The accelerator works in continuous mode, the two linear (ID) accelerating structures used in it are made of identical (constant step) cells.

Ускоряемый пучок частиц многократно ускоряют поочередно в этих двух, параллельно друг другу размещенных и лежащих в одной плоскости, структурах. После каждого прохождения структуры пучок с помощью поворотных (строго на 180 градусов) и отклоняющих и направляющих магнитов разводят (с помощью 2200 магнитов, питаемых 1800 источниками тока) на отдельные пространственно разделенные (по высоте), выполненные в виде дуг полуокружностей, магнитные дорожки. После прохождения полуокружности магнитной дорожки пучок направляют поочередно в ту или другую ускоряющую структуру. Тем самым пучок в CEBAF соверщает четыре полных оборота и один полуоборот, причем в системах поворота пучка (по магнитным дорожкам) пучок движется каждый раз в своей плоскости. При этом из всех вертикально разделенных плоскостей магнитной проводки пучка ускоряемые частицы направляют в размещенные в одной плоскости укоряющие структзфы. Никаких фокусирующих элементов ускоряющие структуры не содержат.The accelerated particle beam is repeatedly accelerated in turn in these two structures parallel to each other and lying in the same plane. After each passage of the structure, the beam is rotated (with the help of 2200 magnets fed by 1800 current sources) using rotary (strictly 180 degrees) and deflecting and guiding magnets into separate spatially separated (along the height), made in the form of arcs of semicircles, magnetic tracks. After passing the semicircle of the magnetic track, the beam is sent alternately to one or another accelerating structure. Thus, the beam in CEBAF completes four full revolutions and one half-revolution, and in beam rotation systems (along magnetic tracks) the beam moves each time in its plane. At the same time, from all vertically separated planes of the magnetic beam conducting, the accelerated particles are directed to the reproaching structures placed on the same plane. Accelerating structures do not contain any focusing elements.

Часто ускоритель с таким расположением двух ускоряющих структур и с системой поворотных магнитов называют рейстреком (racetrack). Наличие в данной установке двух параллельных и расположенных в одной плоскости lD-ускоряющих структур, которые используют многократно - 4 и 5 раз, соответственно, для ускорения одного и того же пучка - позволяетOften an accelerator with such an arrangement of two accelerating structures and with a system of rotary magnets is called a racetrack. The presence in this installation of two parallel and located in the same plane lD-accelerating structures that are used repeatedly - 4 and 5 times, respectively, to accelerate the same beam - allows

рассматривать эту установку как Ю-ускоряющую систему. С другой стороны, проводка пучка в магнитных системах поворота является трехмерной, что позволяет рассматривать CEBAF в целом как «квази 3Dускоритель, в котором реализован квазитрехмерный способ ускорения релятивистских заряженных частиц (реализован 2D - способ ускорения и 3D - способ проводки пучка).to consider this setup as a Yu-accelerating system. On the other hand, the beam wiring in magnetic rotation systems is three-dimensional, which allows us to consider CEBAF as a whole “a quasi 3D accelerator that implements a quasi-three-dimensional method for accelerating relativistic charged particles (a 2D acceleration method and a 3D beam wiring method are implemented).

Известен также способ и устройство получения ускоренных заряженных частиц (как нерелятивистских, так и релятивистских), реализуемый в ЗВ-устройстве, включающим множество ускоряющих структур, лежащих в разных горизонтальных плоскостях. Структуры соединены друг и другом магнитными узлами поворота. Патент РФ .№2152142 МПК НО5 Н 7/00, опублик. 27.06.2000.There is also a known method and device for producing accelerated charged particles (both non-relativistic and relativistic), implemented in an SV device, including many accelerating structures lying in different horizontal planes. The structures are connected to each other by magnetic rotation nodes. RF patent .№2152142 IPC НО5 Н 7/00, published. 06/27/2000.

Пучок однократно ускоряют последовательно в линейных (1Dодномерных) ускоряющих структурах. Ускоряющие структуры располагают так, что векторы направления движения пучка в смежных структурах образуют угол менее 180 для создания непрерывной трехмерной траектории частиц, которая в таком ускорителе является конической, цилиндрической или плоской спиралью. Ось, относительно которой формируют такие траектории-спирали, вертикальна. Соседние структуры соединяют магнитными системами поворота пучкаThe beam is accelerated once in a row in linear (1D one-dimensional) accelerating structures. The accelerating structures are arranged so that the direction vectors of the beam in adjacent structures form an angle of less than 180 to create a continuous three-dimensional particle path, which in such an accelerator is a conical, cylindrical or plane spiral. The axis relative to which such spiral paths are formed is vertical. Adjacent structures are connected by magnetic beam rotation systems.

Входы и выходы некоторых из линейных ускоряющих структур могут быть расположены в одной горизонтальной плоскости.The inputs and outputs of some of the linear accelerating structures can be located in one horizontal plane.

При реализации 3D-cnoco6a ускорения в ЗВ-ускорителе частицы однократно «проходят каждую ускоряющую структуру и каждый магнитный узел поворота, причем в последних частицы поворачивают на угол меньший 180°, что создает (обеспечивает) в пространстве движение ускоряемых частиц по разомкнутой спиральной траектории.When implementing 3D cnoco6a acceleration in an SV-accelerator, particles once “pass through each accelerating structure and each magnetic rotation node, and in the latter the particles rotate by an angle less than 180 °, which creates (provides) in space the movement of accelerated particles along an open spiral path.

Недостатком известного ЗВ-ускорителя является относительная сложность и громоздкость конструкции. Принципиальную сложность 3Dускорителя составляет горизонтальное размещение ускоряющих структур и соответствующих им фокусирующих соленоидов. Необходимость точногоA disadvantage of the known SV accelerator is the relative complexity and cumbersome design. The fundamental difficulty of the 3D accelerator is the horizontal placement of accelerating structures and the corresponding focusing solenoids. The need for accurate

совмещения продольной оси ускоряющих структур с магнитной осью соленоидов при длинах структур порядка 5 метров не позволяет закреплять структуры в криостатах соленоидов на торцах последних (из-за недопустимо больщого прогиба и структур, и соленоидов). Применение промежуточных опор увеличивает теплопритоки к ваннам с жидким гелием, в которых находятся соленоиды. В известном устройстве задача совмещения оси ускоряющей структуры с магнитной осью соленоида относится к классу задач-парадоксов, в которых улучшение одного параметра неотделимо от ухудшения параметров другого (здесь: прямолинейность/теплопритоки).combining the longitudinal axis of the accelerating structures with the magnetic axis of the solenoids at lengths of structures of the order of 5 meters does not allow fixing structures in the cryostats of the solenoids at the ends of the latter (due to unacceptably large deflection of both the structures and the solenoids). The use of intermediate supports increases the heat influx to the baths with liquid helium, in which the solenoids are located. In the known device, the task of combining the axis of the accelerating structure with the magnetic axis of the solenoid belongs to the class of paradox problems in which the improvement of one parameter is inseparable from the deterioration of the parameters of another (here: straightness / heat influx).

В основе полезной модели лежит задача получения ускоренных нерелятивистских или релятивистских заряженных пучков частиц мегаватт ной мощности с решением «парадокса прямолинейность/теплопритоки, а именно улучшение обоих параметров.The utility model is based on the problem of obtaining accelerated nonrelativistic or relativistic charged particle beams of megawatt power with the solution of the “straightness / heat gain paradox”, namely, the improvement of both parameters.

Сущность решения этой задачи заключается в том, что частицы ускоряют по трехмерной траектории (ее можно назвать антирейстреком или меандром, навитым на трехмерную поверхность в виде призмы), для чего пучок частиц, пропускают через линейные ускоряющие структуры (ЛУС), которые размещают в одной вертикальной плоскости и соединяют друг с другом магнитными узлами поворота, при этом некоторыми узлами поворота пучок переводят из одной вертикальной плоскости в смежную вертикальную плоскость.The essence of the solution to this problem is that particles are accelerated along a three-dimensional path (it can be called an anti-track or meander, wound on a three-dimensional surface in the form of a prism), for which a particle beam is passed through linear accelerating structures (LLS), which are placed in one vertical plane and connected to each other by magnetic rotation nodes, while some rotation nodes beam is transferred from one vertical plane to an adjacent vertical plane.

Пучок частиц однократно пропускают и через каждый магнитный узел поворота, и через каждую ускоряющую структуру. Пучок, после ускорения в каждой ЛУС, соединяют друг с другом последовательно магнитными узлами поворота так, что вектора направления движения пучка в смежных структурах образуют угол строго 180 градусов, а направления движения частиц в ускоряющих структурах - вертикальны (сверху вниз или снизу вверх).A beam of particles is passed once through each magnetic rotation unit and through each accelerating structure. The beam, after acceleration in each LOC, is connected to each other sequentially by magnetic rotation nodes so that the direction vectors of the beam in adjacent structures form an angle of strictly 180 degrees, and the particle directions in the accelerating structures are vertical (top to bottom or bottom to top).

движения иучка в смежных структурах образуют угол строго 180 градусов, и магнитные системы поворота, соединяющие смежные ускоряющие структуры, при этом, каждая из систем поворота выполнена так, что произведение величины индукции магнитного поля в узле поворота на радиус поворота пучка в данном узле соответствует значению импульса ускоряемых частиц на выходе и входе смежных структур, соединенных данным узлом поворота. Входные магнитные узлы поворота пучка и выходные узлы каждой линейной ускоряющей структуры всегда расположены попеременно в двух разных горизонтальных плоскостях.movements of the knob in adjacent structures form an angle of strictly 180 degrees, and magnetic rotation systems connecting adjacent accelerating structures, each of the rotation systems being made so that the product of the magnetic field induction in the rotation node by the beam rotation radius in this node corresponds to the momentum accelerated particles at the outlet and inlet of adjacent structures connected by this rotation node. The input magnetic nodes of the beam rotation and the output nodes of each linear accelerating structure are always located alternately in two different horizontal planes.

В некоторых вариантах исполнения ускорителя вход и выход некоторых из линейных ускоряющих структур расположены в одной вертикальной плоскости.In some embodiments of the accelerator, the input and output of some of the linear accelerating structures are located in the same vertical plane.

В рейстреках-аналогах, рассмотренных выше, осуществляют многократное прохождение пучка заряженных частиц через одну и ту же ЛУС при смене направления движения ускоряемых частиц в единых магнитных системах поворота (проводки) пучка строго на. 180 вIn analogue rasterracks considered above, a multiple beam of charged particles passes through the same LUS when changing the direction of movement of accelerated particles in a single magnetic beam rotation (wiring) system strictly on. 180 in

горизонтальной плоскости, что не позволяет получить пучки ега ваттнои мощностиhorizontal plane, which does not allow to obtain bundles of its watt power

В прототипе удается ускорять пучки при нерелятивистских и релятивистских скоростях частиц мегаваттного уровня мощностей с однократным прохождением каждой ЛУС, поворачивая пучок на угол меньший 180 при входе в смежную, горизонтально размещенную, структуруIn the prototype, it is possible to accelerate the beams at nonrelativistic and relativistic speeds of particles of megawatt power levels with a single passage of each LES, turning the beam at an angle less than 180 at the entrance to an adjacent, horizontally placed, structure

В данном изобретении является новым вертикальное размещение .ЛУС и фокусирующих соленоидов с однократным пропусканием пучка заряженных частиц как через каждую .ЛГУС и соленоид, так и через каждую магнитную систему поворота пучка с изменением направления движения пучка строго на 1802. «антирейстрек-меандр -и поворотом пучка на угол 27C/N, где N - число секций ЛУС на одной окружности (при виде сверху или снизу вдоль ЛУС).In this invention, the vertical placement of .LUS and focusing solenoids with a single transmission of a beam of charged particles through each .LGUS and solenoid, as well as through each magnetic system of beam rotation with a change in the direction of beam movement strictly by 1802. “anti-track-meander and turn beam at an angle of 27C / N, where N is the number of sections of the LUS on one circle (when viewed from above or below along the LUS).

разрешить «парадокс прямолинейность/теплопритоки, уменьшить суммарную плош,адь криогенных объемов и сократить общие теплонритоки к криогенным ваннам криостатов и, кроме того, облегчает юстировку (совмещение) осей ЛУС и соленоидовto resolve the “straightforwardness / heat influx paradox, reduce the total flatness of the cryogenic volumes and reduce the total heat flows to the cryogenic baths of cryostats and, in addition, facilitates the alignment (combination) of the LUS axes and solenoids

При реализации такого решения ускоряющие lD-структуры последовательно соединяют магнитными узлами поворота пучка строго на 180, структуры размещают вертикально так, что вход и выход каждой ЛУС будут находиться в двух горизонтальных плоскостях, причем входы и выходы смежных структур чередуются, т.е. если, скажем, вход некоторой ЛУС размещен на верхней плоскости, то смежные структуры размещают на той же плоскости выходами, и наоборот: выход этой ЛУС размещают на нижней плоскости рядом с входами двух смежных структур.When implementing such a solution, accelerating lD-structures are sequentially connected by magnetic nodes of beam rotation strictly by 180, the structures are placed vertically so that the input and output of each LAN are in two horizontal planes, the inputs and outputs of adjacent structures alternating, i.e. if, say, the entrance of a certain LOC is placed on the upper plane, then adjacent structures are placed on the same plane by the exits, and vice versa: the output of this LUS is placed on the lower plane next to the entrances of two adjacent structures.

Допускается размещение криогенных соленоидов в общей ванне с закреплением ЛУС на верхней крышке такого единого криостата, что уменьшает расстояния между смежными ЛУС, сокращаются общие габариты устройства, уменьшается суммарная площадь криогенных объемов и теплопритоки к ним и увеличивается его сейсмоустойчивость. Плоскости поворотных магнитов, соединяющих три смежные структуры, поворачивают на угол 27r/N вокруг оси центральной ЛУС. Общая ванна криостата может выполняться секционированной, секционированное выполнение ванны (бака) криостата позволяет использовать для конкретных задач одну, две или несколько ускоряющих структур, а не весь ускоритель в целом.It is allowed to place cryogenic solenoids in a common bath with the LUS fixed on the top cover of such a single cryostat, which reduces the distance between adjacent LUSs, the overall dimensions of the device are reduced, the total area of cryogenic volumes and heat influx to them decreases, and its seismic resistance increases. The planes of the rotary magnets connecting the three adjacent structures are rotated by an angle of 27r / N around the axis of the central LUS. The common bath of the cryostat can be performed in partitions, the partitioned execution of the bath (tank) of the cryostat allows one, two or more accelerating structures to be used for specific tasks, and not the entire accelerator as a whole.

Конструкция, реализующая, данное устройство будет призмой трехмерной объемной геометрической фигурой, а траектория частиц в ней меандром.The design that implements this device will be a prism of a three-dimensional three-dimensional geometric figure, and the particle path in it is a meander.

Техническим результатом данного полезной модели является повышение мощности ускорителя, упрощение процедуры юстировки ЛУС и соленоидов, компактность устройства, сейсмостойкость, простота изготовления, возможность изменения конечной энергии в широких пределах в зависимости от поставленных задач.The technical result of this utility model is to increase the accelerator power, simplify the alignment procedure of LUS and solenoids, the compactness of the device, seismic resistance, ease of manufacture, the possibility of changing the final energy over a wide range depending on the tasks.

получения ускоренных заряженных частиц, у -;obtaining accelerated charged particles, y -;

:;, г..- . i., содержащем носледовательность линейных ускоряющих структур, соединенных друг с другом магнитными системами поворота пучка, каждая из ускоряющих структур выполнена из ячеек нарастающего шага и расположена внутри сверхпроводящего соленоида, при этом магнитная система (узел поворота пучка) выполнена так, что произведение величины индукции магнитного поля каждого узла поворота на радиус поворота пучка равно значению импульса ускоряемых частиц на выходе и входе смежных линейных ускоряющих структур, при этом каждая из линейных ускоряющих структур расположена вертикально и соединена узлами поворота пучка так, что векторы направления пучка в смежных ускоряющих структурах расположены строго под углом 180°. Ускоряющие структуры расположены вдоль граней многогранной призмы. При этом, по крайней мере, между двумя ускоряющими структурами, расположенными вдоль соседних граней многогранной призмы, дополнительно размещено не менее одной ускоряющей структуры. Все ускоряющие структуры расположены в общем криогенном баке и закреплены на его крышке. Бак может быть выполнен секционированным.:;, g ..-. i., containing a sequence of linear accelerating structures connected to each other by magnetic beam rotation systems, each of the accelerating structures is made of cells of increasing step and located inside the superconducting solenoid, while the magnetic system (beam rotation unit) is made so that the product of the magnetic induction the field of each node of rotation by the radius of rotation of the beam is equal to the value of the momentum of the accelerated particles at the output and input of adjacent linear accelerating structures, each of which linear accelerating of their structures is located vertically and connected by beam rotation nodes so that the direction vectors of the beam in adjacent accelerating structures are located strictly at an angle of 180 °. Accelerating structures are located along the faces of a multifaceted prism. At the same time, at least between two accelerating structures located along adjacent faces of a multifaceted prism, at least one accelerating structure is additionally placed. All accelerating structures are located in a common cryogenic tank and are mounted on its lid. The tank may be partitioned.

Существо полезной модели представлено на фигурах 1, 2, 3.The essence of the utility model is presented in figures 1, 2, 3.

На фиг. 1 схематично представлены две параллельные ЛУС, где 1 i ускоряющие линейные структуры; 1,2...,i - фокусирующие системы (сверхпроводящие соленоиды), 3i,2,...i,k - узлы поворота пучка.In FIG. 1 schematically shows two parallel LUS, where 1 i are accelerating linear structures; 1,2 ..., i are focusing systems (superconducting solenoids), 3i, 2, ... i, k are beam rotation nodes.

На фиг. 2 схематично представлен вид ускорителя сверху, при снятой крышке, где 4 - стенки криогенного бака, 5 - перегородки криогенного бака.In FIG. 2 schematically shows a top view of the accelerator, with the cover removed, where 4 are the walls of the cryogenic tank, 5 are the walls of the cryogenic tank.

На фиг.З Схематично представлен вариант исполнения ускорителя, когда на одной грани многогранной призмы расположено несколько, в данном сл)ае три, ускоряющие системы.In Fig. 3, an embodiment of the accelerator is shown schematically when several, in this case three, accelerating systems are located on one face of a multifaceted prism.

Устройство работает следующим образом. Заряженные частицы (ионы) попадают на вход первой линейной ускоряющей структуры 1, помещенной в сверхпроводящий соленоид 2i, создающим необходимое фокусирующее магнитное поле, удерживающее частицы вблизи траекторииThe device operates as follows. Charged particles (ions) enter the input of the first linear accelerating structure 1, placed in a superconducting solenoid 2i, which creates the necessary focusing magnetic field that holds the particles near the trajectory

ускорения (оси ускоряющих зазоров и ось магнитного поля совмещены). ЛУС li подсоединена к источнику высокочастотного питания, обеспечивающего необходимую амплитуду ускоряющей, находящейся в синхронизме со скоростью ускоряющей частицы обратной гармоники бегущего высокочастотного электромагнитного поля или в синхронизме со стоячей волной. Выход первой -11 ЛУС соединяют соответствующим узлом поворота пучка со входом второй (последующей) - Ь ЛУС системой поворота пучка 3i. Магнитная система 3 соединена с выходом второй ЛУС 2, также подсоединенной к ВЧ-питанию и соединенной в свою очередь, со следующей ЛУС посредством своей системы поворота пучка.acceleration (the axis of the accelerating gaps and the axis of the magnetic field are combined). LUS li is connected to a high-frequency power source providing the necessary accelerating amplitude, which is in synchronism with the speed of the accelerating particle of the inverse harmonic of the traveling high-frequency electromagnetic field or in synchronism with the standing wave. The output of the first -11 LUS is connected by the corresponding beam rotation unit to the input of the second (subsequent) L-LUS beam rotation system 3i. The magnetic system 3 is connected to the output of the second LOC 2, also connected to the RF power and connected in turn to the next LOC through its beam rotation system.

Угол, образуемый векторами направления движения пучка в смежных структурах, составляет 180 градусов.The angle formed by the direction vectors of the beam in adjacent structures is 180 degrees.

Последующая структура аналогично соединена со следующей структурой. Частицы, получившие необходимую энергию в электростатическом инжекторе, поступают в первую ЛУС, ускоряются и группируются в ней высокочастотным полем, проходят структуру 11 будучи удерживаемыми продольным магнитным полем соленоида 2, поворачивают под действием поперечного магнитного поля системы поворота пучка 3i и поступают во вторую структуру Ь- После прохождения ряда структур, по числу равных N - числу ЛУС на одной окружности, пучок совершает (в плане) первый полный 2т1 - поворот по сложной трехмерной поверхности - многогранной призме. Для получения больших значений энергии ускоряемого пучка последующие ЛУС (и их соленоиды и системы поворота пучка) размещают во втором (внешнем или внутреннем) кольце, закрепляя ЛУС на верхней крышке общего секционированного криостата. Далее процесс ускорения осуществляется аналогично. По мере роста энергии частиц магнитное поле в системах поворота пучка и/или радиус поворота также растут. По выходу из ускорителя пучок поступает в системы разводки пучка и далее на мишени. Ускорение пучка частиц производят на обратной пространственной гармонике распространяющегося навстречу ускоряемым частицам электромагнитным полем или на стоячей волне.The subsequent structure is likewise connected to the following structure. Particles that have received the necessary energy in an electrostatic injector enter the first LAS, are accelerated and grouped in it by a high-frequency field, pass through structure 11 being held by the longitudinal magnetic field of solenoid 2, rotate under the influence of the transverse magnetic field of the beam rotation system 3i, and enter the second structure After passing through a number of structures, the number equal to N - the number of LUSs on one circle, the beam makes (in plan) the first full 2t1 - rotation along a complex three-dimensional surface - a multifaceted prism. To obtain large values of the energy of the accelerated beam, the subsequent LCS (and their solenoids and beam rotation systems) are placed in the second (external or internal) ring, fixing the LCS on the top cover of the general sectioned cryostat. Further, the acceleration process is carried out similarly. As the particle energy increases, the magnetic field in the beam rotation systems and / or the radius of rotation also increase. Upon exiting the accelerator, the beam enters the beam distribution systems and then to the target. The particle beam is accelerated at the inverse spatial harmonic of the electromagnetic field propagating towards the accelerated particles or on a standing wave.

Д(D (

Claims (5)

1. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц, содержащее последовательность линейных ускоряющих структур, соединенных друг с другом магнитными системами поворота пучка, причем каждая из ускоряющих структур выполнена из ячеек нарастающего шага и расположена внутри сверхпроводящего соленоида, при этом произведение величины индукции магнитного потока каждого узла поворота на радиус поворота пучка соответствует значению импульса ускоряемых частиц на выходе и входе смежных линейных ускоряющих структур, отличающееся тем, что каждая из линейных ускоряющих структур расположена вертикально и соединена узлами поворота пучка зигзагообразно так, что векторы направления пучка в смежных ускоряющих структурах расположены строго под углом 180^o.1. A device for producing accelerated charged particles, containing a sequence of linear accelerating structures connected to each other by magnetic beam rotation systems, each of the accelerating structures made of incremental cells and located inside the superconducting solenoid, the product of the magnetic flux density of each rotation node the radius of rotation of the beam corresponds to the value of the momentum of the accelerated particles at the output and input of adjacent linear accelerating structures, characterized in that each of the linear accelerating structures is located vertically and connected by nodes turning the beam in a zigzag fashion so that the direction vectors of the beam in adjacent accelerating structures are located strictly at an angle of 180 ^o . 2. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.1, отличающееся тем, что ускоряющие структуры распложены вдоль граней многогранной призмы. 2. A device for producing accelerated charged particles according to claim 1, characterized in that the accelerating structures are arranged along the faces of a multifaceted prism. 3. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.1, отличающееся тем, что, по крайней мере, между двумя ускоряющими структурами, расположенными вдоль соседних граней многогранной призмы, дополнительно размещено не менее одной ускоряющей структуры. 3. The device for producing accelerated charged particles according to claim 1, characterized in that at least between two accelerating structures located along adjacent faces of the polyhedral prism, at least one accelerating structure is additionally placed. 4. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.1, отличающееся тем, что все ускоряющие структуры расположены в общем криогенном баке и закреплены на его верхней крышке. 4. The device for producing accelerated charged particles according to claim 1, characterized in that all accelerating structures are located in a common cryogenic tank and are mounted on its top cover. 5. Устройство для получения ускоренных заряженных частиц по п.4, отличающееся тем, что бак выполнен секционированным.

5. A device for producing accelerated charged particles according to claim 4, characterized in that the tank is partitioned.