Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями
О возможности и целесообразности применения принципа симметрии 3-мерного пространства в устройствах отклонения и сепарирования пучка электронов линейных ускорителей высоких энергий. Разработана схема возбуждения безжелезного короткоимпульсного электромагнита для энергетической сепарации пучка электр...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2012
|
| Назва видання: | Вопросы атомной науки и техники |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108657 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями / Ю.И. Акчурин, М.В. Ивахненко, В.К. Маляров, А.Е. Толстой // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 3. — С. 86-88. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-108657 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1086572016-11-14T03:02:23Z Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями Акчурин, Ю.И. Ивахненко, М.В. Маляров, В.К. Толстой, А.Е. Элементы ускорителей О возможности и целесообразности применения принципа симметрии 3-мерного пространства в устройствах отклонения и сепарирования пучка электронов линейных ускорителей высоких энергий. Разработана схема возбуждения безжелезного короткоимпульсного электромагнита для энергетической сепарации пучка электронов в ЛУЭ. The paper is concerned with the possibility and advisability of the use of the three-space symmetry principle in the devices for electron-beam deflection and separation in high-energy linear accelerators. The air-core short-pulse electromagnet drive circuit has been developed for energy separation of the electron beam in the electron linear accelerator. Про можливість і доцільність застосування принципу симетрії 3-мірного простору в пристроях відхилення і сепарування пучка електронів лінійних прискорювачів високих енергій. Опрацьована схема збудження беззалізного короткоімпульсного електромагніта для енергетичної сепарації пучка електронів в ЛПЕ. 2012 Article Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями / Ю.И. Акчурин, М.В. Ивахненко, В.К. Маляров, А.Е. Толстой // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 3. — С. 86-88. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108657 621.384.6 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Элементы ускорителей Элементы ускорителей |
| spellingShingle |
Элементы ускорителей Элементы ускорителей Акчурин, Ю.И. Ивахненко, М.В. Маляров, В.К. Толстой, А.Е. Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями Вопросы атомной науки и техники |
| description |
О возможности и целесообразности применения принципа симметрии 3-мерного пространства в устройствах отклонения и сепарирования пучка электронов линейных ускорителей высоких энергий. Разработана схема возбуждения безжелезного короткоимпульсного электромагнита для энергетической сепарации пучка электронов в ЛУЭ. |
| format |
Article |
| author |
Акчурин, Ю.И. Ивахненко, М.В. Маляров, В.К. Толстой, А.Е. |
| author_facet |
Акчурин, Ю.И. Ивахненко, М.В. Маляров, В.К. Толстой, А.Е. |
| author_sort |
Акчурин, Ю.И. |
| title |
Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями |
| title_short |
Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями |
| title_full |
Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями |
| title_fullStr |
Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями |
| title_full_unstemmed |
Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями |
| title_sort |
применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Элементы ускорителей |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/108657 |
| citation_txt |
Применение принципов симметрии в ускорителях с прямолинейными осями / Ю.И. Акчурин, М.В. Ивахненко, В.К. Маляров, А.Е. Толстой // Вопросы атомной науки и техники. — 2012. — № 3. — С. 86-88. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Вопросы атомной науки и техники |
| work_keys_str_mv |
AT akčurinûi primenenieprincipovsimmetriivuskoritelâhsprâmolinejnymiosâmi AT ivahnenkomv primenenieprincipovsimmetriivuskoritelâhsprâmolinejnymiosâmi AT malârovvk primenenieprincipovsimmetriivuskoritelâhsprâmolinejnymiosâmi AT tolstojae primenenieprincipovsimmetriivuskoritelâhsprâmolinejnymiosâmi |
| first_indexed |
2025-07-07T21:53:07Z |
| last_indexed |
2025-07-07T21:53:07Z |
| _version_ |
1837026706381078528 |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №3(79) 86
УДК 621.384.6
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПОВ СИММЕТРИИ В УСКОРИТЕЛЯХ
С ПРЯМОЛИНЕЙНЫМИ ОСЯМИ
Ю.И. Акчурин, М.В. Ивахненко, В.К. Маляров, А.Е. Толстой
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: Tolstoy@kipt.kharkov.ua
О возможности и целесообразности применения принципа симметрии 3-мерного пространства в устрой-
ствах отклонения и сепарирования пучка электронов линейных ускорителей высоких энергий. Разработана
схема возбуждения безжелезного короткоимпульсного электромагнита для энергетической сепарации пучка
электронов в ЛУЭ.
Известно [1], что существует 230 конечных
групп симметрии в трехмерном пространстве. Если
ограничиться системами с прямолинейными осями,
то всё ещё остаётся 31 пространственная группа,
содержащая трансляции в одном направлении.
Эти, так называемые полосовые орнаменты в
рельефе, схематически показаны на Рис.1.
Рис.1. Полосовые орнаменты в рельефе
Маленькие стрелки, указывающие направление
по или против часовой стрелки, показывают: на-
правлен ли в данной точке трехмерный орнамент к
нам или от нас соответственно.
Систематическое исследование 31 картинки и
применение новых свойств симметрии может при-
вести к открытию новой и, возможно, «супер»-
электронной и ионной оптических систем. Для на-
шего случая подходят картинки 19 и 20, поскольку
мы предлагаем применить для сепарации пучка
электронов в линейном ускорителе отклоняющий
магнит и коллиматор. Изменяя возбуждение магни-
та и щель коллиматора, можно подбирать напря-
жённость отклоняющего поля, необходимую, на-
пример, для обрезания низкоэнергетических «хво-
стов» спектра (Рис.2).
Рис.2. Типичный энергетический спектр электронов
на выводе ускорителя ЭПОС
Требования к системам возбуждения и синхро-
низации состоят в том, чтобы при частоте посылок
пучка электронов в диапазоне 3,125..…300 Гц от-
клоняющий магнит и ускоритель работали строго
синхронно. Для этого необходимо, чтобы магнит
был короткоимпульсным и безинерционным, что
сможет обеспечить плоскопоперечный соленоид
(ППС).
В источник возбуждения магнита (Рис.3) пода-
ются импульсы выбранной частоты ускорителя.
Выпрямленное напряжение в источнике преобразу-
ется в меандр, а затем – в двуполярные импульсы
тока, которые поступают в отклоняющее устройство
(ОУ) к моменту прихода пучка.
Рис.3. Схема возбуждения магнита
В ходе предварительного экспертного обсужде-
ния предлагаемой схемы от авторов потребовалось
обоснование эффективности и преимуществ ОУ
(Рис.4). Они состоят в следующем:
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №3(79) 87
1. Линейный ускоритель электронов (ЛУЭ) – им-
пульсная машина. Это означает, что полезный вре-
менной цикл использования пучка электронов на
исследовательские программы составляет 10-4…10-3
части общего времени работы ускорителя, т.е.
0,01…0,03 %. Поэтому перевод ОУ на питание по-
стоянным током был бы экономически нерацио-
нальным.
2. Переход на постоянный ток потребует корен-
ного изменения конструкции и габаритов ОУ, так
как необходимо серьёзное «умощнение» проводни-
ков, отвод тепла от обмоток магнита и коллиматора,
наличие высокостабильного регулируемого источ-
ника тока, введение дополнительной фокусировки
отклонённого пучка.
Рис.4. Базовая схема электромагнитного
отклоняющего устройства с использованием
принципов симметрии: 1 – пучок электронов;
2 – ОУ; 3 – траектории отклонённого пучка;
4 – переменный коллиматор
3. Как известно, отклонение пучков применяется
в различных целях. Самый общий классический тип
отклонения используется в катодно-лучевых труб-
ках, установках литографии, сканирующих элек-
тронных микроскопах и даже, как в нашем случае, в
ЛУЭ при работе на радиационно-облучательных
программах [2, 3, 4]. Главной особенностью этого
типа отклонения является то, что электронный пу-
чок имеет прямолинейную оптическую ось и, следо-
вательно, анализ отклонения может быть основан на
хорошо разработанном фундаментальном принципе
симметрии [1]. В нашем случае это дает возмож-
ность устанавливать ОУ практически на любых уча-
стках межсекционного пространства многосекцион-
ного ЛУЭ, тем самым проводя «очищенный» пучок
электронов на физическую мишень на выходе всего
ускорителя. Больше того, запитaв ОУ в режиме ки-
кер-магнита и измеряя поперечное отклонение пуч-
ка от оси ЛУЭ, мы получаем инструмент контроля
кинетической энергии ускоренных электронов.
4. Попеременное отклонение импульсов тока
ЛУЭ по отношению к оси ускорителя позволяет
оперативно контролировать пространственное по-
ложение центра тяжести пучка в апертуре ускоряю-
щей структуры, а также определять его асимметрию
по сумме/разности сигналов, измеряемых на пла-
стинах щелевого коллиматора.
Система импульсного преобразования и синхро-
низации действует следующим образом (Рис.5). Так
же, как и в синхронизаторе ЛУЭ [5], в источнике
возбуждения электромагнита (ЭМ) положительные
и отрицательные полуволны всех 3-х фаз сети вы-
прямляются и подаются в усилитель-
преобразователь (УП). В это время в генераторе за-
пуска синхронизатора формируются прямоугольные
импульсы длительностью 2,5 мкс, которые подают-
ся в инжектор и ускоряющие секции; при этом им-
пульсы возбуждения задерживаются, и с помощью
триггера преобразуются в меандр выбранной для
всех систем ЛУЭ частоты посылок, после чего уси-
ливаются, преобразуются в двуполярные и посту-
пают в отклоняющий ЭМ. Этим самым создаются
условия для того, чтобы к приходу пучка в откло-
няющее устройство магнитное поле в нём было
окончательно сформировано.
Рис.5. Диаграммы формирования импульсов
отклоняющего устройства
Последний момент иллюстрирует Рис.6, на кото-
ром показана эпюра магнитного поля в ОУ при час-
тоте посылок ускорителя 50 Гц.
Рис.6. Форма и временные характеристики импуль-
сов магнитного поля в отклоняющем устройстве
В качестве ОУ может быть применён ранее соз-
данный безжелезный электромагнит – плоско-
поперечный соленоид ППС с параметрами:
L = 1,3 мкГн, R = 0,054 Ом, скорость нарастания
Iвых. = до 30 А/мкс, f = 10 Гц …1,25 МГц.
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2012. №3(79) 88
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. М. Силадьи. Электронная и ионная оптика / Пер.
с англ. М.: «Мир». 1990, с.580.
2. А.В. Попов. Устройства развёртки пучков элек-
тронов и ионов для радиационных технологий:
Обзор Министерства РФ по атомной энергии и
Минатома РФ. М., 2000, с.25-45.
3. А.Н. Довбня, А.И. Косой, А.Е. Толстой // Доклады
ХIV совещания по ускорителям заряженных
частиц. Протвино, 1994, т.3, с.130-135.
4. А.Н. Довбня, А.Е. Толстой, В.А. Шендрик,
А.И. Косой. Развёртка и формирование выводи-
мого пучка многоцелевых ускорителей электро-
нов ХФТИ // ВАНТ. Сер. ЯФИ. 1997, в.1(28),
с.114-121.
5. Н.В. Демидов. Система синхронизации линейных
ускорителей. М.: «ЦНИИатоминформ», 1984,
с.29.
Статья поступила в редакцию 14.12.2011 г.
APPLICATION OF SYMMETRY PRINCIPLES FOR RECTILINEAR ACCELERATORS
Yu.I. Akchurin, M.V. Ivakhnenko, V.K. Malyarov, A.E. Tolstoy
The paper is concerned with the possibility and advisability of the use of the three-space symmetry principle in
the devices for electron-beam deflection and separation in high-energy linear accelerators. The air-core short-pulse
electromagnet drive circuit has been developed for energy separation of the electron beam in the electron linear ac-
celerator.
ЗАСТОСУВАННЯ ПРИНЦИПІВ СИМЕТРІЇ В ПРИСКОРЮВАЧАХ З ПРЯМОЛІНІЙНИМИ ВІСЯМИ
Ю.І. Акчурін, М.В. Івахненко, В.К. Маляров, А.Є. Толстой
Про можливість і доцільність застосування принципу симетрії 3-мірного простору в пристроях відхилен-
ня і сепарування пучка електронів лінійних прискорювачів високих енергій. Опрацьована схема збудження
беззалізного короткоімпульсного електромагніта для енергетичної сепарації пучка електронів в ЛПЕ.
|