Фазотрон с пространственной вариацией магнитного поля тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

РГЬ од

и

9-95-24

На правах рукописи УДК 621.384.633.5/.6

ОНИЩЕНКО Леонид Михайлович

ФАЗОТРОН С ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ВАРИАЦИЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Специальность: 01.04.20 — физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук в форме научного доклада

Дубна 1995

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований.

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор Ю.М.АДО, Доктор физико-математических наук, профессор А.Н.ЛЕБЕДЕВ, Доктор технических наук, академик Академии Наук Высшей школы а.в.шальнов.

Ведущее предприятие: Петербургский институт ядерной физики РАН.

на заседании специализированного'Совета ЛЯП ОИЯИ по адресу: 141980 г.Дубна, м.о.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОИЯИ. Диссертация в форме.научного доклада разослана

Защита состоится

1995г. в

часов

■I

1995г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор физ.-мат. наук

ю. А.Батусов

Введение

До середины 70-х годов для ускорения протонов до энергий в несколько сотен Мэв во всех лабораториях мира использовались главным образом синхроциклотроны. Поиски путей повышения интенсивности пучков ускоренных частиц привели к появлению в 1962-1967г.г. предложений об использовании для этих целей других типов ускорителей, в частности, релятивистских циклотронов [1-4] и фазотронов с пространственной вариацией магнитного поля [5-6].

использование вариации магнитного поля в сочетании с синхроциклотронным принципом ускорения позволяет ослабить требования к вариации частоты по сравнению с обычным синхроциклотроном и в то же время ослабить требования к точности формирования магнитного поля и величине ускоряющего напряжения по сравнению с релятивистским циклотроном. Последнее означает также значительно меньшую стоимость сооружения фазотрона по сравнению с релятивистским циклотроном.

Достижимая в фазотроне интенсивность ускоренных частиц оказывается промежуточной между синхроциклотроном и циклотроном. Однако для широкого круга экспериментов в этой области энергий достаточна интенсивность, лежащая в диапазоне 1+50 микроампер [7]. Эти соображения легли в основу принятого в 1967г. решения о сооружении в ОИЯИ нового ускорителя - шестиметрового фазотрона с пространственной вариацией магнитного поля с использованием ярма магнита синхроциклотрона ЛЯП ОИЯИ.

Автор настоящего доклада с 1967г. являлся одним из ведущих

разработчиков проекта фазотрона, а с 1976г. вошел в число

*

руководителей работ по созданию фазотрона . Этапы этих работ

освещены в [8-11 ] .

Физический пуск фазотрона ОИЯИ [12] осуществлен в феврале 1984г. С 1985г. в течение 9 лет фазотрон проработал на физический эксперимент более 30 тыс.часов. За это время на фазотроне выполнены исследования редких распадов [13], в том числе конверсии мюония в антимюоний [14], измерения констант мю-катализа

*Научными руководителями проекта были чл. корр.АН СССР В.П.Джелепов и проф. В.п.дмитриевский.

в смеси изотопов водорода, их спиновой зависимости и др. [15], проведен большой цикл исследований с помощью дЭИ- методики природы и характеристик высокотемпературной сверхпроводимости [16]; успешно развиваются исследования структуры ядра на комплексе ЯСНАПП [17]. В последние несколько лет на пучках фазотрона осуществляется лечение онкологических больных на базе шестикабинного медицинского комплекса [18]. Все эти исследования проводятся только с использованием выведенного из камеры пучка, внутренний пучок используется редко и лишь для облучения мишеней из различных веществ с целью получения радиоактивных ядер и изотопов С в том числе, медицинских) [19]. Выведенный протонный пучок имеет следующие параметры:

энергия (659+6) МэВ, энергетический разброс а= (3.1±0.8)мэВ, эмиттансы: горизонтальный (5.1±2.3) л см.мрад, вертикальный (3.4±1.4) и см.мрад,

частота модуляции 250 Гц, интенсивность выведенного пучка:

при быстром выводе - 3 мка ( 2-1013р/сек), при медленном выводе- 2.25 мкА (1. 5-1013р/сек). комплекс фазотрона включает в себя девять каналов пучков, параметры которых приведены в [20].

I. Магнитное поле фазотрона

Особенностью фазотрона ОИЯИ является пространственная (спиральная) структура магнитного поля - оно изменяется не только по радиусу, но и по азимуту:

г

В (г,й)= В ( г) [1+е(г) Бз-П ( г - N1?)], (1)

2 а

где г,1> - полярные координаты,

N - число спиралей, 2лЛ - радиальный шаг структуры, В(г) - среднее значение магнитного поля, е(г) - глубина вариации.

Такая структура магнитного поля позволяет обеспечить поперечную устойчивость [1,17] при растущем по радиусу магнитном поле. Растущее с радиусом магнитное поле позволяет вдвое сократить диапазон перестройки частоты ускоряющего напряжения (по сравнению с обычным синхроциклотроном) и за счет этого увеличить как ускоряющее напряжение, так и частоту его модуляции, что, в

конечном счете, должно увеличить интенсивность ускоряемого пучка.

Концепция такого ускорителя была выдвинута практически

одновременно в ЛЯП ОИЯИ [В-5] и в нэвисской лаборатории США [В-б],

ко только в ОИЯИ попытка реализовать эту концепцию оказалась

удачной. Успех был достигнут благодаря тому, что авторы работы [2]

отказались от намерения сформировать растущее вдоль радиуса

среднее магнитное поле в центральной области и заменили его в этой

области "бампом": поле в центре круто спадает до радиуса 20 см и

только затем начинает расти в соответствии с принятой концепцией.

Каким должен быть закон роста магнитного поля вдоль радиуса?

Этот рост ограничивается максимально возможным градиентом

R 03

магнитного поля п = —— , который еще может быть

скомпенсирован вариацией магнитного поля, с тем чтобы обеспечить вертикальную устойчивость. Расчеты показали, что допустимый перепад магнитного поля в диапазоне радиусов 0-^270 см не должен превышать 4-И.5 кГс. Тогда при поле на конечном радиусе В=1б.з кгс (энергия 680 МэВ) достижимая амплитуда вариации с- 0,20 может обеспечить достаточную вертикальную устойчивость ускоряемых частиц, которая характеризуется частотой вертикальных колебаний

о: = - n + с-1— + I — I | + . . . . í 2)

•[+•[£- ) ].....

Закон изменения с радиусом магнитного поля при этом может быть выбран, исходя из требования продольного (фазового) движения ускоряемых частиц [3], за исключением зоны вывода, на подходе к которой желательно уменьшить частоту радиальных колебаний до 1,1 (соответственно, показатель роста магнитного поля п до 0,2).

Фазовые колебания частиц в процессе ускорения описываются системой уравнений [4]:

сЗы

rf

2лЕ

d , ДЕ л eV s dt

~dt

(UEj Ч С V S UL

"¡3- = ~ñT ÍCoS«• - Coss),Cos<PE=- --. (3)

я ' pV Kí,)

eV Ku

s

E

d(p ДЕ s , а и

стота 01.

частицы, ДЕ и <р - отклонение энергии и фаза неравновесной частицы, е\? - максм напряжения.

dt " "зК Ез ' К - " | ЗЕ

где Кд, ид и <р - энергия, частота обращения и фаза синхронной :цы, ДЕ и <р -

еУ - максимальный набор энергии за оборот,ы - частота ускоряющего

Траекторией частиц, испытывающих устойчивые колебания,

является замкнутая кривая на фазовой плоскости, уравнение этой кривой

, 2пК Л/2 г -.1/2

[ SviГ J ЛЕ = ±[ 2<c+sinï> -9 coSys)J . (4)

При медленном изменении параметров движения Е , us, К, eV площадь, охватываемая фазовой траекторией, является инвариантом движения;

pvf гаах

ЛЕ г е s -, 1/2 Г г ,1/2

г "'"S ,1/2 Г г ,1/2

=2 [ -2~ J [ (C+Sinï) " (PCosPgîJ dï> =Const . (5)

ф — df>

s _____

s

Если потребовать, чтобы К изменялось по закону

Е (J .

s w о -, 2

К = Ко . - „ -

о ' v s

то это обеспечит выполнение условия (5) при постоянном ускоряющем напряжении и постоянной равновесной фазе и, кроме того, затухание как энергетического размера области устойчивости, так и амплитуды синхротронных колебаний энергии пропорционально и . В формуле (б) и далее индекс "О" относится к началу ускорения. Используя выражение для К из (3), получим дифференциальное уравнение для и;

Е ^ Е„ ы„

s , du \ s , о <

ъГ I ^ Js к° I "Г J

:7)

решая которое, найдем зависимости частоты обращения ыд и фактора автофазировки К от энергии:

и = и Г1-2К (у -1)11/2 (8)

3 о i- о 3 -1 ,

К Г 0 8

К = 1-2К0(Г3-1) ' <9)

Сравнивая (8) с зависимостью частоты обращения от магнитного поля

ес2в

о = —-—. (10)

Е

определим зависимость от энергии магнитного поля

0 = [1-2к с т -1 )] 1/2 (и)

и показателя его роста

"й2-1)"( 1+2К0-ЗК0ГГ 1+2К0-ЗК0У +К0У3

(12)

2 2 2

Вместе с тождеством Е =Ео + (есВЮ уравнение (11) определяет в

параметрической форме зависимость магнитного поля от радиуса, , *

обеспечивающую выполнение условия (6) .

Эта зависимость, а также зависимости от радиуса градиента магнитного поля г, и фактора автофазировки К представлены на рис.1 вместе с соответствующими экспериментальными кривыми (для поля без бампа). обращает на себя внимание, что если экспериментальная зависимость В(г) мало отличается от расчетной, то отличие реальных величин п и особенно К от расчетных значений довольно заметно. Это объясняет некоторые особенности в поведении ускоряемого пучка, которые будут обсуждаться ниже.

Формирование требуемой зависимости магнитного поля от радиуса осуществлено, главным образом, за счет магнитных масс. Представление о конструкции магнитной системы дают рис.2-4. Она состоит из Ш - образного электромагнита с диаметром полюсов 6 м и зазором между полюсами 1.5 м; крышек камеры, включающих в себя наружный и внутренний диски и спиральные шиммы; элементов тонкого шиммирования, включающих в себя секторные шиммы, боковые накладки, шиммы-стержни, а также концентрические катушки в центральной области. Конструкция основных узлов ускорителя разработана в НИИЭФА им.Д.В.Ефремова по результатам моделирования, выполненного в ЛЯП [5-6]. Конструкция магнитной системы подробно описана в работе [7] . Изготовлены основные узлы фазотрона, в том числе основная обмотка электромагнита и вакуумная камера с элементами магнитной системы, Ленинградским электромашиностроительным заводом объединения "Электросила"; спиральные шиммы обработаны на Балтийском заводе. монтаж этих узлов осуществлен монтажной организацией МСУ-96 Минсредмаша при участии инженерно-технических

Авторы [Й-3] находили эту зависимость численным интегрированием уравнения (6), подставляя в него вместо К его известную зависимость от индекса поля п .

15

14

13

12

В(Ш, п(Я), КШ) — расчет — эксперимент в/ // и

- Ч V Ч ' /7 //

• ! / / /

/ 1' / / * \ и / / \Л-

Ч А У О' /

-

.6

Рис. 1-1.

Зависимости от радиуса магнитного поля В,градиента п, фактора авто-фазировки К;

расчетные, — экспериментальные

0.1

100

200 Я, см 300

РИС. 1-2.

Схема конструкции магнитной системы:

1 - полюс магнита,

2 - диск наружный,

3 - диск внутренний,

4 - шиммы спиральные,

5 - катушки концентри-

ческие,

6 - замок,

7 - шиммы секторные,

8 - прутки корректирую-

щие,

9 - обмотки коррекции

первой гармоники,

10 - боковые накладки,

11 - шиммы секторные

центральные,

12 - расклинивающее

устройство

служб ЛЯП ОИЯИ. Наладка, в том числе шиммирование магнитного поля, выполнены ЛЯП ОИЯИ, главным образом, силами двух отделов - отдела Новых ускорителей под руководством В.П.Дмитриевского и отдела фазотрона под руководством В.И.Данилова. Данные по точности сборки и монтажа элементов магнитной системы и результаты первого этапа шиммирования среднего магнитного поля и низших гармоник приведены в работе [8]. Зависимость сформированного магнитного поля от радиуса показана на рис.5. Отклонение Вг(г) от расчетного не превышает 20 Гс. На рис.6 показана зависимость частот поперечных колебаний от радиуса. Видно, что поперечная устойчивость обеспечивается- во всей зоне ускорения. Величины низших гармоник представлены на рис.7; следует отметить, что амплитуда первой гармоники в центральной зоне отшиммирована до 2*3 Гс; на остальных радиусах она не превышает 10 Гс.

Недостаточность аксиальной фокусировки в центре фазотрона накладывает жесткий допуск на нарушение зеркальной симметрии магнитного поля относительно средней геометрической плоскости (искажение медианной плоскости). Ситуация усугубляется слабостью продольной фокусировки (К=* 0,3) и, как следствие, повторным попаданием частиц в процессе радиально-фазовых колебаний в зону недостаточной аксиальной фокусировки. Из-за этого возникает дополнительное увеличение аксиального размера пучка, приводящее к потере интенсивности.

Введение [2} волны изменения магнитного поля (бампа) вблизи исходного (рис.8а) позволило существенно уменьшить указанные выше трудности. В результате увеличивается аксиальная фокусировка (рис.8б), что приводит к уменьшению огибающей пучка (рис.8в). Кроме того, существенно ослабляется допуск на искажения медианной плоскости (рис.8г).

Конечно, введение бампа магнитного поля приводит к существенному изменению зависимости К от радиуса (рис.8д) и даже к изменению его знака, что эквивалентно переходу через критическую энергию (К=0). Численные расчеты [2] показали, однако, что этот переход не сопровождается дополнительными потерями частиц и, более того, минимальный радиус, на который возвращаются частицы в процессе первого фазового колебания, увеличивается (рис.8е).

Несмотря на заметное ослабление в бамповом поле допуска на радиальную компоненту магнитного поля, вопросу ее шиммирования было уделено много времени и сил [9]. Последовательные этапы

Вг*,кГс) Уст „Ф" 12 03 84 3

РИС.1-5.

Измеренные зависимости

среднего поля В__и вариации В от радиуса

50 100 150 200 250 т(см)

Рис.1-6,

Частоты поперечных колебаний:1 - О ,

2 - О в зависимости от

г

радиуса

50 100 150 200 250 гк псм)

О

Уст .Ф" 12 03.84

1 1 / / гх \ V I I I м

1 1 Л А ^ / -- // / 2 4 —V/ \/ У I

5 0 1( 10 150 2< Ю 250 г, г(си)

Рис. 1-7.

Низшие (1- я,2- я,3-я) гармоники магнитного

поля

РИС. 1-8.

а) Среднее магнитное поле,

б) частота аксиальных колебаний,

в) огибающая группы частиц,

г) эффективность прохождения этой группой первых 95 оборотов при искажении медианной плоскости,

д) зависимость параметра К от радиуса,

е) распределение частиц по

радиальному минимуму на

первом фазовом колебании;

и = 35 кв, К= 200 ГЦ, £

1 - проектное поле,

2 - бамп поля

шиммирования радиальной компоненты показаны на рис.9 кривыми 1-4. Окончательные результаты шиммирования (кривая 4) радиальной компоненты в зоне первых оборотов (5+15 см) , ~где~ вертикальная фокусировка недостаточна-радиальная компонента не превышает 1+2Гс.

Конечно, измерение и формирование сложной конфигурации магнитного поля с высокой (порядка 10 4) точностью потребовало создания соответствующих приборов и устройств для измерения и стабилизации магнитного поля. Здесь об этом не говорится подробно как из-за недостатка места, так и из-за малой вовлеченности автора в эти работы. Подробное описание измерительных и стабилизирующих устройств можно найти в [12-14] .

II. Ускоряющая система

Частота ускоряющего напряжения в фазотроне должна изменяться с энергией частиц в соответствии с (8). Зависимость частоты от времени можно найти, если продифференцировать (8) по времени и

подставить в полученное выражение

с!Е

с1ь

Тогда найдем для со ь)

"Г£и) = и0 и—^

еУСоз <р

2л

К^еУСоз^

и для производной

сЗы

К0еУСов¥>з

2ттЕ

ыоЧ

(13)

(14)

(15)

При этом кинетическая энергия в зависимости от времени будет меняться как

К еУСов®

И = Е-Е = еЧСовр о э

-Чй-

I- Г

V

О 2ТГ

(16)

Зависимости, определяемые (14) и!15) представлены на рис.1 вместе с соответствующими экспериментальными кривыми. Как видно из

* 6—1 Для значений еУСоэш =17.3 кэВ; ± =18.2-10 с ;

бо о

¿е

dt

1

МГц

Ям

085

20~251нсек

РИС.11-1.

Зависимости от времени частоты ускоряющего напряжения £ и ее производной

- расчетные, ----- экспериментальные

сто У,

250снЯ

Рис.11-2. Зависимость равновесной фазы от радиуса

рисунка, экспериментальные зависимости заметно отличаются от

расчетных. Это приводит к непостоянству_равновесной фазы в

процессе ускорения. Зависимости Со в<рз (расчетного^ расчетно-экспериментального и измеренного) показаны на рис.2. Расчетно-экспериментальные значения Соопределены из (3) для

и П

из

экспериментальных значений К(Н),

Ед(Ю.

и

<ЗС

Методика

измерения Созрз описана в разделе,посвященном диагностике; отличие измеренной кривой от расчетно-экспериментальной объясняется, главным образом, непостоянством ускорявшего напряжения.

Лля выбранного магнитного поля(см.рис.I-!)частота ускоряющего напряжения изменяется от 18.2 МГц в начале ускорения до 14.4 МГц в конце. Время ускорения определяется интегралом

2п

**у = "УСову) с

гИ,

В (г) -г- (1+п) ¿¡г =

ev Соер f

(17)

Для

магнитного поля, определяемого (И),

В(у)/В

о

этот интеграл

преобразуется к виду

г'И,

"у еУ Созф £

Е /К

О О

[1-2К (у-1)

! ' /г

1-

еУСовФ f I" /1-2К (у -1)

й о и о к

= 1.725 из (18) получаем

Лля £ = 18.2 МГЦ, К

0.258 И И

к

41 . 76

(18)

еУСовр

В зависимости от набора энергии время ускорения приведено в табл.1:

Е

мсек .

еУ Соэ<р , иэВ 40 30 20 15

t , мсек У 1 . 044 1 . 400 2 . 090 2. 800

Проектом [1] предусматривалось получить ускоряющее напряжение и = 50 кв при Соэ(Р5=0.4. Тогда, учитывая, что ускорение происходит на обеих кромках 180° дуанта, набор энергии за оборот составил бы 40 кэВ, а время ускорения около 1 мсек. Если предположить, что

время ускорения составляет не менее половины периода модуляции,то

частота модуляции при этом будет равна 500 Гц.

Рассмотрение [2] возможных для фазотрона ускоряющих систем с

указанными параметрами приводит к выводу, что в качестве

резонансной системы может быть применена только полуволновая линия

с емкостным вариатором частоты (рис.3). Нами была выбрана плоская

однородная (с постоянным волновым сопротивлением) линия, несмотря

на существенный недостаток - большое отношение конечной емкости

вариатора к начальной; преимущество такой линии в том, что

напряжение на вариаторе во всем диапазоне частот практически не

превышает ускоряющего напряжения.

Поперечные размеры линии определяются геометрией магнита:

ширина 2В определяется диаметром полюса (бм), вертикальный зазор а

между дуантом и вакуумной камерой определяется зазором в магните и

электрической прочностью дуанта и не может быть сделан более 8 см.

Длина линии 1 должна быть немного меньше половины длины волны на

верхней частоте диапазона, т.е. 7.5 м. Волновое сопротивление

сЗ

такой линии 120гг —, где П-периметр поперечного сечения

линии. В одномерном приближении однородная линия описывается простыми соотношениями:

входное сопротивление (равное при резонансе сопротивлению емкости вариатора С)

2вх - -Псьде! = ~ , (19)

ивар

напряжение на вариаторе —^— = Соб/31 , (20)

2

и и 8 1

мощность потерь в линии Р =--(2/31 - 31п2Э1), (21)

4г 2 /зп

о

И>

где и-напряжение на дуанте, - постоянная распространения,

л - поверхностное омическое сопротивление.

Поскольку длина линии сравнима с ее шириной, одномерный расчет линии не обеспечивает достаточной точности, и нужно решать двумерную задачу,т.е. учитывать распределение потенциала как вдоль продольной, так и поперечной координат.

Уравнение, описывающее это распределение, имеет вид

Ч 1 тз

РИС.II-3.

Схема резонансной системы. Показаны вертикальные сечения:

а-а вариатора,

6-6 переход от дуанта к

резонансной линии, в-в ускоряющая кромка

Рис.11-4.

Вариатор частоты; слева -ротор в. корпусе, справа -статорпке пакеты

Эу2

♦ 02U - О; í22)

э и

с граничным условием —— = juL i , (23)

оП s п

где у -продольная, х -поперечная координаты; п -нормаль к границе системы;^ -поверхностная индуктивность;i^-нормальная составляющая плотности тока.

Нормальная составляющая плотности тока i равна нулю везде,

п

кроме мест подключения вариатора, где она равна I/4L, L - длина вариатора. Решение уравнения (22) при этих условиях с некоторыми приближениями приводит вместо (19) и (20) для значений входного сопротивления и коэффициента трансформации напряжения от ускоряющей кромки к вариатору к следующим выражениям:

nnL

•г (ЗВ2 и Sin В -■

2вх* "И [С^1 - I -^- J ' (24)

плъ

.„_ ____ В

к = —-— « Cos/31 - —— Sin/31 £ --- ■ (25)

ивар ЭВ2 m Sin В

Сравнение результатов двумерного и одномерного расчетов для крайних частот диапазона приведено в таблице 2:

а и

Задачи С нач (ПФ) С кон (ПФ) кнач ккон С /С кон нач

двумерная 960 4360 1 . 045 0. 828 4. 65

одномерная 1020 5350 0. 96 0. 628 5. 25

из которой видно, что расчет в двух измерениях дает меньшее значение необходимого перекрытия по емкости, но большее напряжение на вариаторе.

Вариатор, безусловно, является наиболее ответственным и сложным узлом фазотрона, определяющим в значительной степени как надежность ускорителя, так и достижимые параметры. Поэтому его

разработке было уделено много внимания: на стадии разработки проекта был сооружен и исследован его полномасштабный макет [3] , а

также - действующая —модель,____которая была испытана на действующем

ускорителе [4] . при этом исследовались как высокочастотные характеристики вариатора (диапазон частот, распределение напряжения, длительность рабочего хода), так и вопросы его конструкции-выбор материалов, конструкция опоры [16], подшипникового узла, вакуумных уплотнений. Несмотря на столь тщательную подготовительную работу , к вопросу о вакуумных уплотнениях пришлось

вернуться еще раз, уже после физического пуска фазотрона. В результате было найдено решение [5] , обеспечивающее ггьшенггмй ресурс работы вариатора (более 1500 часов до замены уплотнений).

В результате был разработан и сконструирован вариатор, обеспечивающий с требуемым запасом необходимый диапазон частот, электрическую прочность, большой (две трети периода модуляции) прямой ход и достаточную надежность.

Конструктивно вариатор состоит (см.рис.3 и 4) из двух одинаковых блоков, расположенных симметрично относительно продольной оси дуанта. Каждый блок включает в себя: 2 статорных пакета, состоящих из 60 специальным образом профилированных пластин каждый (пластины изготовлены из бескислородной меди); ротор с десятью рядами 7° лопаток, по 59 лопаток в ряду (лопатки изготовлены из специального алюминиевого сплава); коллекторный конденсатор угловой протяженностью около 270° для заземления ротора по высокой частоте (по постоянному току ротор изолирован). Ротор вращается со скоростью до 3000 оборотов в минуту, чтобы обеспечить требуемую частоту модуляции. Зазор между роторными и статорными лопатками меняется по диапазону частот от 4 до 7 мм, а между роторными и коллекторными лопатками постоянен и составляет 1.5 мм. Для контроля за состоянием подшипниковых опор ротора применена система вибродиагностики [18], использующая аппаратуру фирмы Врюль и кьер.

Для обеспечения электрической прочности вариатора (и электростатического дефлектора - см. ниже) планировалось применить систему безмасляной откачки вакуумной камеры фазотрона; однако, в связи с недостатком средств пришлось использовать диффузионные масляные насосы типа М4 и ВА-20. Чтобы уменьшить при этом миграцию масла в вакуумный объем вариатора,эти насосы были оборудованы разработанными и изготовленными в лаборатории азотными ловушками [19].

Обеспечиваемая вариатором зависимость частоты от времени (угла поворота ротора) несколько отличается от оптимальной (см.рис.1),что приводит к необходимости снижения частоты модуляции до 250 Гц и, как следствие, уменьшению интенсивности пучка.

Представление о конструкции дуанта дает , рис.5. Дуант находится под высокочастотным потенциалом до 50кв, кроме того, для предотвращения резонансного высокочастотного разряда на дуант подается постоянное напряжение величиной до- 5 кв.Установлен дуант на трубчатых опорах из специальной (с высокой теплопроводностью и малыми в.ч. потерями) керамики 22ХС, изготовленных Харьковским заводом огнеупоров. Так как изолятора находятся в потоке нейтронов, было предпринято специальное исследование изменения механических и теплофизических свойств керамики под действием радиации, выполненное в НИИАР (г.Димитровград) . это исследование показало, что при интегральных потоках нейтронов до Ю21 указанные свойства деградируют не более чем на 107.. Следует отметить также такие важные особенности конструкции дуанта, как щель вдоль его продольной оси, предложенная нами [б] для предотвращения возникновения поперечного (паразитного) резонанса,и установленная в теле дуанта радиационная защита [7].

Высокочастотное напряжение генерируется автогенератором, собранным на мощном 500-киловаттном триоде ГУ-88А по схеме с заземленной сеткой [8]. Анодным контуром генератора служит резонансная система ускорителя, к которой он подсоединен с помощью фидера связи и катушек индуктивности. Эта система связи обеспечивает постоянный (с точностью до 207.) по диапазону частот коэффициент трансформации ВЧ -напряжения от автогенератора к ускоряющей кромке дуанта [8]. Тем не менее для программирования амплитуды ускоряющего напряжения по диапазону частот используется анодный модулятор [9-11], который развивает в импульсе мощность до 600 кВт. Модулятор позволяет спрограммировать любую зависимость ускоряющего напряжения от времени, в частности, сделать его постоянным.

Результаты наладки ускоряющей системы [12] иллюстрируются рис.6+9. Диапазон рабочих частот (кривая 2 на рис.7) перекрыт с некоторым запасом, так что впоследствии (см.главу "Растяжка пучка") пришлось его уменьшить за счет уменьшения числа пластин в статорных пакетах. Паразитная поперечная частота (кривая 4) находится вне рабочего диапазона. Добротность системы 3800*2300,

-f..

- ^йдагг-щ ■л*, ; -\

T ' »

/ »>

/

h 'S >S 10 0 пи

> J LÜ * *

Iii

0

&

С

о

ч

к . • iLi .

.À.;.

ч »r-k-t

/Л

.'.Л

, - «'. I'-."" V ■ ¿

Л

о

et

х Щиса

Рис.11-6. Зависимость амплитуды ускоряющего напряжения от времени (от частоты)

Р МГц

1а

17

«ООО

зооо

2000

ВО 50 «о ос РИС. 11-7.

Зависимость от угла поворота ротора:

1 - добротности,

2 - рабочей частоты,

3 - рабочей частоты с введенными триммерами,

4 - частоты поперечных колебаний

19 Я МГц

о

15

74

Рис.11-8.Зависимости от

частоты напряжений:

1-на вариаторе,

2-в центре дуанта,

3-на краю дуанта,

4-на подшипниках,

5-на дросселях вводов

Рис.11-9.Распределение

напряжения вдоль вариатора на

1-верхней,

2-средней,

3-нижней

частотах диапазона

хотя и ниже расчетной, тем не менее достаточна для получения нужной величины ускоряющего напряжения.

Амплитуда-ускоряющего-напряжения-почти постоянна-по-диапазону -—

частот (кривая 2, рис.8), а ее зависимость от времени (рис.6) может бить спрограммирована с помощью анодного модулятора.

Распределение напряжения вдоль вариатора показано на рис.9, а его зависимость от частоты - на рис.8 (кривая 1). Видно, что на верхней частоте диапазона напряжение на вариаторе превышает ускоряющее напряжение не более чем на 87., а на нижней составляет около 807..

Напряжение на подшипниках вариатора не превосходит 3,54 от ускоряющего (кривая 4 рис.8), что существенно для надежной работы вариатора.

Рутинная работа ускоряющей системы характеризуется следующими параметрами:

Диапазон частот 18.6+14.4 МГц

Ускоряющее напряжение до 40 кв

Частота модуляции до 300 Гц

Межремонтный период вариатора 1500 часов

остальных узлов ВЧ-системы 4000 часов.

III. Система вывода пучка

Для вывода пучка из синхроциклотронов обычно применяется регенеративный метод [1,2]. в этом методе используются локальные (по азимуту и радиусу) неоднородности магнитного поля для параметрического резонансного возбуждения радиальных колебаний вблизи значения частоты радиальных колебаний, равного 1. Теория метода в значительной степени развита трудами В.П.Дмитриевского [3,4]. из [4], в частности, следует, что соответствующим выбором параметров локальных неоднородностей (обычно их две; возбудитель Р - область с отрицательным градиентом магнитного поля и регенератор И. - область с положительным градиентом) можно добиться неустойчивости радиальных колебаний при сохранении устойчивости аксиальных. При этом частота радиальных колебаний смещается в область резонанса 0-1, а амплитуда увеличивается по экспоненциальному 'закону с инкрементом Л, который определяется уравнением

т +т т т

р г р г

СЬЛ = Cos (0+0 )- -т-г— Sin (0+0) + - Sine Sin0 , (26)

1 2 1 2 2Q 2 1 2

где Q - частота радиальных колебаний,

Тр и Т_ - "сила" возбудителя и регенератора,

, г ав ,

Т= "g- Др-азимутальная протяженность, i=P или R.

e^Q-p, 02= Q(2n-ip) , <р - угловое расстояние между возбудителем и регенератором.

Уравнение (26) используется для предварительного выбора параметров системы раскачки, если известен необходимый инкремент Я. Последний, в свою очередь,определяется требуемой эффективностью вывода, толщиной септума выводного канала и радиальной протяженностью зоны раскачки. Например, если задаться эффективностью вывода е= 0,8 и эффективной толщиной септума 6 =0.4 см, то необходимая величина заброса Д г (прироста амплитуды колебаний за оборот) окажется равной Дг = 6/(1-с) = 2 см. Полагая дальше протяженность зоны раскачки S = 10 см, определим требуемую эффективность раскачки

A s

е = „ . = 1.25.'

S-Дг

Чтобы оценить требуемые величины градиентов в возбудителе и регенераторе, предположим Q = 1, <р = 70°, Тр= -Тг=Т.

Тогда из (26) найдем Т = 0.5. При Дr = 260 см и В = 16.2 кГс получим для градиентов Gr = -G = 300 Гс/см. Конечно, окончательный выбор параметров системы вывода и определение ее эффективности требует проведения численных расчетов и моделирования. Численные расчеты были выполнены С.Б.Ворожцовым [5,6], моделирование и последующая наладка - Чесновым А.Ф. [7], в процессе численных расчетов корректировались первоначально выбранные параметры: G= -310 Гс/см, Gr = 270 Тс/см, е* = 1.24, !Р = 70°, S = 10.3 см. Во время расчетов через систему раскачки было протрассировано 560 частиц; в результате были получены характеристики пучка на входе в выводной канал, представленные на рис.1,2,3. Радиальный эмиттанс пучка на входе в канал составляет 2,471 см.мрад, вертикальный - 0.76тг см.мрад, разброс по энергиям около 6 МэВ. Энергетический спектр пучка определен в

предположении равномерного распределения пучка по амплитудам

//' ' •• - • / / / ' ' /

к

Рис.III-1.Радиальный эмиттанс

ГП—з—г"

>.<ХШ

Л—тй—г^гг

Рис. ш-з. Распределение

частиц по энергиям на входе в канал

гн-670*>4, С,--МО"*»; бн'МО

^ А,(си)

Рис.111-2. Вертикальный эмиттанс

Рис. Ш-4. Дифференциальная эффективность системы раскачки

1-7

радиальных колебаний в диапазоне 0+3 см. Из рисунка 3 виден эффект компрессии пучка по энергии, что характерно для регенеративного метода.

В результате моделирования процесса раскачки при различных параметрах системы найдена дифференциальная эффективность системы раскачки (рис.4) и затем,в предположении равномерного распределения частиц по амплитудам радиальных и вертикальных колебаний, определена зависимость эффективности заброса частиц в канал от величины этого заброса, оказалось, что она имеет оптимум при величине заброса 1.75 см и начальной энергии 660 МэВ; при этом максимальный коэффициент заброса в канал составляет 537..

Схема системы вывода показана на рис.5. Она включает в себя возбудитель, регенератор и магнитный канал.

Канал состоит из 4 секций, первая из которых является железо-токовой [7] . Именно применение железо-токовой секции позволило сконструировать канал [8] с толщиной септума 4 мм и при этом обеспечить снижение магнитного поля в канале на 4.6 кГс. Ток через септум достигает 11 кА. Допустимая величина нестабильности и пульсаций питающего тока обеспечивается специально разработанными схемами стабилизации тока и подавления пульсаций [9]. Для защиты токовой секции от перегрева в случае аварийного отключения охлаждающей воды разработана специальная быстродействующая схема [10], основанная на измерении падения напряжения на обмотках секции, которая отключает питание обмоток (время срабатывания 50 мсек) при превышении рабочей температуры на 10°С.

Экспериментальные исследования системы вывода [11] проводились при пониженной интенсивности внутреннего пучка (за счет уменьшения в 10 раз частоты модуляции ионного источника) для уменьшения активации системы. При первом включении системы вывода, элементы которой были установлены в соответствии с расчетом, был получен выведенный пучок на входе в магнит СП-35 с отклонением на 1 см от расчетной траектории (кривая 1 на рис.5). При исследовании системы вывода использовались следующие методы диагностики пучка:

- с помощью автографов на стекле определялись отклонение от средней плоскости, аксиальный размер, величина заброса на входе в канал и поперечные размеры пучка;

- интенсивность пучка вдоль выводной траектории определялась активационным методом, а на выходе из камеры ускорителя дополнительно использовался калориметрический метод.

В активационном методе определялась абсолютная активность

24 27 24

Ыа, образующегося в реакции А1 (р,3п) Иа; точность измерения абсолютного значения интенсивности составляет при этом 15%. Точность измерения калориметрическим методом [12] составляет ±107.;

- для определения профиля протонного пучка измерялось анниги-ляционное излучение, сопровождающее распад 18Р, образующегося в реакции 27А1 (р,5р5п)'8Р в тонкой (100 мк) алюминиевой фольге.

На рис.б показаны автографы пучка вдоль выводной траектории. Пучок хорошо сфокусирован вдоль выводного канала. Было найдено экспериментально, что при развороте канала относительно его входа на ±0.1 см, выведенный пучок на входе в СП-35 смещается на ±0.7см. в таблице з приведены измеренные значения интенсивности пучка в точках снятия автографов (см.рис.5).

№ измерения/точка 1, мка

пв П 1 П 3 А

1 0 088 0. 072 0 055 0 . 051

2 0 1 03 0. 063 0 052

3 0 1 1 0 0 . 089 0 081 0. 074

4 0 122 0. 081 0 072

Из этих данных видно, что коэффициент вывода пучка составляет в среднем 587., а потери внутри канала -157.. Превышение коэффициента вывода над его расчетным значением объясняется, по-видимому, меньшей (чем принято при расчете) величиной амплитуды свободных радиальных колебаний. Были измерены также величины заброса и профили выведенного пучка на выпускной диафрагме (рис.7-8).Для расчетных радиальных положений возбудителя и регенератора величина заброса составляет 26 мм с почти равномерным распределением плотности на входе в канал; поперечные размеры пучка в районе диафрагмы (точка А) составляют 1.9 см - по горизонтали и 1.5 см -по вертикали. При выведенном регенераторе величина заброса меняется незначительно, но увеличиваются поперечные размеры выведенного пучка,

После заброса в выводной канал частицы движутся в магнитном поле (сначала в поле канала, а затем - в рассеянном магнитном

Пв

/7/

¡h

t i о '

i i Je«

Рис. Ш-6.

Автографы пучка вдоль выводной траектории (см.рис.5)

/7

Cff-35

I I

'-

Рис.111-9.Горизонтальный /1/ и вертикальный /2/ эмиттансы моноэнергетического пучка и горизонтальный /3/ — пучка с разбросом по энергиям ±3.2 МэВ

Рис.III-7.

Распределение по радиусу плотности тока пучка на входе в канал; 1- возбудитель и регенератор в расчетном положении; 2- регенератор выведен

t га*>

Рис. Ш-8. профили выведенного пучка:

а)регенератор в расчетном положении,

б)регенератор выведен

поле), обладающем дисперсией. Это приводит к увеличению "эффективного" горизонтального эмиттанса немоноэнергетического пучка. Кроме того, кулоновское рассеяние__на_выпускной_ диафрагме__и__________

при движении пучка в воздухе после диафрагмы увеличивает как горизонтальный, так и вертикальный эмиттансы. На рис.9 представлены результаты численного расчета [13] влияния рассеяния на горизонтальный и вертикальный эмиттансы для моноэнергетического пучка и на горизонтальный "эффективный" эмиттанс для пучка с разбросом по энергии ±3.2 МэВ.

видно, что под действием рассеяния на диафрагме и в воздухе горизонтальный эмиттанс [кривая 1) увеличивается в 2.8 раза и вертикальный (кривая 2) в 1.4 раза для моноэнергетического пучка. С учетом же разброса по энергиям эффективный горизонтальный эмиттанс в точке фокуса достигает 7тт-см-мрад; аксиальный эмиттанс в этой же точке равен 2. 9я-см-мрад. Экспериментально измеренные параметры выведенного пучка [V—11] составляют: горизонтальный -( 5. 1±2. 3)я-см-мрад, вертикальный -(3. 4±1. 4)тг-см-мрад, что согласуется с результатами расчета.

Эффективность вывода пучка регенеративным методом в значительной степени определяется толщиной септума отклоняющего канала. Это связано как с прямыми потерями пучка на септуме, так и с увеличением вертикальных потерь пучка при увеличении величины радиального заброса, который должен быть тем больше, чем толще септум.

Наименьшую величину септума имеет электростатический дефлектор (-0.5мм). однако возможность реализации электростатического дефлектора для частиц больших энергий связана с большими трудностями. Поэтому хотя с самого начала разработки фазотрона канал с электростатическим септумом рассматривался как один из возможных вариантов, предпочтение на 1- м этапе было отдано железо-токовому каналу. К идее использования электростатического септума вернулись после физического пуска фазотрона. в [14] рассмотрена возможность использования протяженного электростатического дефлектора с относительно низкой напряженностью электрического поля -40 кв/см в качестве первой секции отклоняющего канала. Второй секцией является магнитный дефлектор. В качестве следующих секций отклоняющего канала используется магнитный канал с толщиной передней стенки 12 мм [8].

Отклонение пучка перед входом в магнитный канал после

прохождения дефлектора должно быть не менее 4 см.

В связи с этим электростатический и магнитный дефлекторы должны располагаться внутри ускоряющего электрода (дуанта). Единственная локальная неоднородность новой системы (возбудитель обычного типа) располагается перед входом в дуант. Общее расположение основных элементов электростатической системы вывода показано на рис.10.

Электростатический дефлектор имеет протяженность по азимуту 82°(~397 см длины). Магнитный дефлектор азимутальной протяженностью 37,7°( ~182 см длины) обеспечивает в радиальной апертуре 1,8 см уменьшение магнитного поля на 900+1000 Гс.

Для окончательного определения параметров и радиальных положений элементов системы вывода была проведена серия численных расчетов с использованием полных уравнений движения и реального магнитного поля фазотрона.

По результатам этих расчетов были спроектированы и изготовлены передняя секция электростатического дефлектора длиной 1.5 м и новый дуант с учетом установки в нем узлов новой системы вывода. На специально созданном стенде были проведены высоковольтные испытания электростатической секции (рис.11). В течение десятков часов на секции поддерживалось напряжение 60 кВ при токе утечки 30 мкА и числе пробоев, не превышающем 2 пробоя в час [15]. Испытания были проведены при различных способах вакуумной откачки - с помощью магниторазрядного насоса, турбомолекулярного и диффузионного. Хотя результаты проведенных испытаний (в отсутствие магнитного и высокочастотного полей) можно считать удовлетворительными, тем не менее, оставались сомнения в возможности надежной эксплуатации длинного (почти 4м) электростатического дефлектора, размещенного внутри находящегося под высокочастотным потенциалом дуанта.

В 1989г. была рассмотрена новая схема с применением электростатического, дефлектора [16]. В этой схеме предполагается к действующей системе вывода (с железотоковой секцией) добавить новый элемент - электростатический дефлектор, чтобы увеличить эффективность заброса. Основное отличие от предыдущей схемы состоит в том, что необходимое дополнительное отклонение пучка, которое должен обеспечить этот новый элемент на входе в существующий канал, составляет лишь 4 мм (вместо 4 см в предыдущем случае). Это существенно облегчает требования к дефлектору и позволяет резко сократить его длину.

Рис.Ш-Ю. Схема размещения элементов электростатического вывода: 6-дуант,7-магнитный и 8-электростатический дефлекторы, 9 - возбудитель

Рис. III-12. Схема электростатического вывода с 'коротким дефлектором

РисЛП-И. Передняя секция электростатического дефлектора на испытательном стенде

Предполагаемая схема вывода будет выглядеть в этом случае,как

показано на рис.12, где ESC - электростатический дефлектор, а СН -

существующий железотоковый канал. ____ _ ________________________________

Аналитические оценки [16] показывают, что в этом случае при длине дефлектора около 0.5 м необходимая напряженность электрического поля составит 50 кВ/см. численные расчеты подтвердили аналитические оценки. Эффективность цывода на входе в существующий ЖТК, вычисленная в предположении равномерного распределения по амплитудам радиальных в пределах 0+2 см и вертикальных -0+1 см колебаний, оказалась равной 80±57.. при этом потери на дефлекторе и септуме ЖТК примерно одинаков1! и составляют по 107.. Параметры существующей системы вывода предполагались неизменными. Можно ожидать, что при оптимизации системы раскачки радиальных колебаний коэффициент вывода будет еще выше.

IV. Растяжка (медленный вывод) пучка из фазотрона

Временная макроструктура пучка в фазотроне имеет характер

импульсов, длительность которых определяется временем захвата частиц в ускорение, а период следования - временем ускорения. Время ускорения в фазотроне (см. выше) составляет 2+3 мсек, а время захвата -- 20+30 мксек. Таким образом, коэффициент заполнения (duty factor! не превосходит 17.. в то же время для физических экспериментов, использующих электронные методики, желательно иметь пучки с возможно более высоким (близким к 1007.) коэффициентом заполнения (растянутый во времени пучок).

любой из возможных способов увеличения коэффициента заполнения основан па предварительном накоплении ускоренных частиц и последующем преобразовании распределения частиц по амплитудам колебаний во временное распределение. Возможные методы растяжки подробно рассмотрены в [1]. Наиболее простой из них - это метод синхроциклотронного доускорения пучка. Идея метода состоит в том, чтобы, начиная с некоторого момента цикла ускорения, уменьшить (на два порядка) набор энергии за оборот. При этой новой величине набора частицы приобретают оставшуюся часть энергии и выводятся из камеры за время, сравнимое с периодом модуляции.

Для достижения этой цели обычно [2,11] применяют вспомогательный электрод (С-электрод), частота и напряжение на

котором изменяются по определенной программе при помощи отдельного высокочастотного генератора. В идеальном случае процедура состоит в перезахвате ускоряемых частиц из области устойчивости основного дуанта в область устойчивости С-электрода и их последующем ускорении с помощью С-электрода до радиуса вывода.

Уменьшить набор энергии еУсозрз можно, уменьшив либо напряжение, либо Соэрз. однако при уменьшении напряжения уменьшается и площадь области фазовой устойчивости А, которая равна

еУЕ

А =

Г-

I- яки2 1

/3((Р )<3р,

(27)

<Р

\/г

где /3(р) = (5д.пр - <р соБф + вхтр - рСоБр ) , а <р находится из

Э о Б Б 1

БД.П Ф + 1С - (Ю +Ю ) СОБ ф

О .

Поэтому основным способом уменьшения набора является уменьшение Сов(р_; при этом А даже растет, хотя и незначительно, что позволяет несколько снизить также и ускоряющее напряжение. Так, при уменьшении Соб^ от 0.4 до 0.02 "А" возрастает примерно в 2 раза, что позволяет снизить в 4 раза максимальный набор энергии еУ при сохранении площади области устойчивости. С учетом того, что по конструктивным соображениям [3] угловая протяженность С-электрода в фазотроне не превышает 60° и максимальный набор энергии от С-электрода еУ = еис, где и напряжение на с-электроде, в то время как для дуанта еУ^ = 2еи^, требуемое напряжение на С-электроде оказывается всего лишь в 2 раза ниже, чем на дуанте, т.е. в диапазоне 20+25 кв.

Что касается необходимого диапазона изменения частоты напряжения на С-электроде, то он определяется суммарной амплитудой бетатронных "в" и синхротронных "с" колебаний и равен

2

^ Г, о ,2 -] С+В

— ■ [(т) (1+п) - Ч "

(28)

При параметрах фазотрона [(с+в) = 3 см] необходимая полоса частот № составляет около 80 кГц.

Численные расчеты [4] подтвердили правильность аналитических

оценок [5].

---------система — растяжки— пучка_____[б]_____состоит____из_____С-электрода,..

резонансной линии, мощного высокочастотного усилителя [7],задающего генератора, электрически С-электрод представляет собою емкость, подключенную к концу четвертьволновой короткозамкнутой

коаксиальной линии (рис.1). Геометрические размеры С-электрода определяются следующими условиями. Вертикальная апертура зависит от вертикального размера пучка в зоне радиальной неустойчивости и его положения по вертикали, определяемого возмущениями медианной поверхности в чтой зоне. РасчеI дает величину апертуры С ель Радиальная протяженность определяется двойной суммой амплитуд свободных и фазовых радиальных колебаний, протяженностью зоны регенеративной раскачки и вертикальной апертурой. Учет всех этих факторов дает величину АЯ = 15 см. Так как огибающая пучка перед его попаданием в выводной канал достигает радиуса 274 см [4], то наружный радиус С-электрода должен быть 274 см, а внутренний - 259 см. Угловая протяженность, как уже отмечалось, не может быть сделана более 60°.

Конструкция С-электрода и резонансной линии представлена на рис.2. Для получения необходимой полосы частот резонансный контур шунтирован водоохлаждаемой 10 кВт нагрузкой. Настройка производится перемещением закоротки, что позволяет перестраивать частоту на 560 кГц; полоса частот регулируется изменением точки подключения шунтирующего сопротивления или его заменой на сопротивление другого номинала.

Оконечный каскад высокочастотного 10 кВт усилителя выполнен на тетроде ГУ-47 по схеме с общей сеткой и развивает на согласованной нагрузке напряжение 15 кв. Выходной контур оконечного каскада вместе с резонансной системой С-электрода образуют систему связанных контуров. Это означает, что если выбрать рабочую точку в середине провала и подобрать величину связи, то импеданс в аноде лампы в рабочем диапазоне частот будет меняться незначительно (107,), обеспечивая постоянство генерируемой мощности.

Из-за необходимости размещения ВЧ-аппаратуры за радиационной защитой на значительном (30 м) расстоянии от С-электрода, мощность от выходного каскада к С-электроду подводится длинным кабелем типа РК-50-24С.

-о

Рис. IV-1.принципиальная <& —а—-©-ГБП-ГзП электрическая

^ 11-1 схема системы

растяжки

Рис. IV-2.

Конструкция С-электрода (7) и резонансной линии

Рис.1У-3.Блок-схема •задающего генератора

Рис.IV-8.Осциллограмма растянутого пучка (верхний луч)и форма частот-той программы (нижний) при фазовом смещении

Задающий генератор обеспечивает программируемые законы изменения частоты и амплитуды напряжения на с-электроде в процессе доускорения протонов. На рис.3 представлена его блок-схема._______________

Независимо от частоты модуляции ускоряющего напряжения доускорение (растяжка) происходит в течение 0.85 периода одного цикла. Это определяется схемой автоматического выбора длительности растяжки.

Программируемый модулятор частоты вырабатывает импульсное напряжение, определяющее :-,акон изменения частоты в зависимости ог времени. Все время растяжки разбито на 20 интервалов. В пределах олного интервал« амплитуд пап-лтепг'л «сдулятсра аожиг ^иеняиса от нуля до максимально допустимого предела, определяемого полосой пропускания резонансного контура С-электрода (рис.4а). таким сигналом можно, как показывает эксперимент, обеспечить плавное изменение частоты (без разрывов производной сЗГ/сЗЬ) , что принципиально важно для осуществления режима растяжки. В отличие от частотного амплитудный модулятор упрощен,- т.к. для амплитуды напряжения допустим ступенчатый характер изменения (рис.4б).

Максимальная девиация частоты задающего генератора составляет 60 кГц, а средняя частота регулируется в пределах 14.0-14.7 МГц. После часового прогрева стабильность мгновенного значения частоты составляет около 2 кГц за час.

Из-за некоторого различия частотных программ разных лопаток вариатора частоты в систему синхронизации начала цикла растяжки введены индивидуальные временные задержки, что существенно увеличило стабильность (от цикла к циклу) формы импульса растянутого пучка.

Амплитуда и длительность выведенного пучка (рис.4в) регистрируется установленной на выводном окне ионизационной камерой. На представленном рисунке период модуляции равен 4.3 мсек, девиация частоты С- электрода 40 кГц, коэффициент перезахвата около 507..

Скорость выключения дуантного напряжения должна существенно влиять на эффективность перезахвата пучка от дуанта к С-электроду. Приемлемыми с этой точки зрения являются мгновенное отключение и адиабатическое (медленное), практически время выключения дуантного напряжения определяется добротностью системы и составляет 150-200 мксек, что удовлетворяет условиям адиабатичности (период фазовых колебаний около 30 мксек). Однако для обеспечения адиабатичности требуется, кроме того,синхронно с уменьшением.амплитуды напряжения

Г // \

/ % •

N 1 (

11 1 п 1

| 1 1 1

|

ШМ

рис.iv-4.

Осциллограммы (сверху вниз):

-напряжение модулятора

частоты, -амплитуда напряжения

С-электрода, -ток растянутого пучка, -ускоряющее напряжение на дуанте

/" л А

Рис.1У-5.Блок-схема быстрой остановки пучка

МГц 18.

17.

16„

15.

14

1 I I I I

5 10 15 20 25 (Х,гйа>

400»и

и

зоо»и 200«и юо«и 0.0 -юо«и--гоо.и--зоо»и-

•400.11-

. ........"'л

2ш» 4к(

вмк Юм Т(».

Рис.1У-б.Частотная программа

(кривая 2) для (М/с1Ы0

Рис.IV-7. Осциллограмма

выведенного растянутого пучка

на дуанте уменьшать и производную до нуля, что связано с изменением геометрии вариатора. Этот режим растяжки будет рассмотрен.ниже________________________________________________________________________________________

"Мгновенное" отключение напряжения дуанта можно

сымитировать, подав на С-электрод в противофазе напряжение такой

величины, чтобы суммарный набор частицей энергии от дуанта и С-электрода был равен нулю. При этом величина обоих напряжений уменьшается во времени одинаковым образом. Блок-схема, реализующая эту идею, показана на рис.5. Ка этом же рисунке представлены диаграммы соответствующих напряжений и сигнала растянутого пучка.

Использование схемы быс1 рой остановки пучка позволило увеличить интенсивность растянутого пучка до 757. интенсивности нерастянутого пучка.

Следующим шагом в улучшении работы системы растяжки стало

использование режима адиабатической остановки пучка С —=0), несмотря на трудность его реализации [8].

Практическая реализация этого режима связана с изменением частотной программы ускоряющего дуантного напряжения (рис.6, кривая 1). За счет уменьшения максимальной емкости вариатора путем уменьшения числа пластин статорных пакетов вариатора примерно на одну треть нижняя частота диапазона была увеличена до 14.5 МГц (частота вывода 14.4 МГц). Таким образом, производная в

районе вывода устремлена к нулю (кривая 2, рис.6). При этом, однако, образовался значительный (до 0.8 Мгц) запас верхних частот, который является нежелательным, поскольку увеличивает скважность работы ускорителя. этот запас был ликвидирован с помощью подстроенных триммеров, установленных вблизи вариатора. Диапазон перестройки частоты с помощью триммеров составляет 500 кГц на верхней частоте и 100 кГц на нижней. Таким образом, триммеры позволяют осуществлять точную настройку резонансной

системы на режим о.

На рис.7 представлена осциллограмма выведенного растянутого

пучка в режиме —. о. Коэффициент перезахвата составляет

75+80%. длительность выведенного пучка составляет 857. периода модуляции. Неоднородность интенсивности в течение времени вывода и от цикла к циклу не превышает 207.. Интенсивность растянутого пучка составляет 2 мка при амплитуде напряжения на С-электроде около 15 кВ. Увеличение коэффициента перезахвата требует увеличения этого напряжения, что в настоящее время трудно реализуемо.

В качестве альтернативы методу растяжки с помощью синхроциклотронного доускорения был опробован метод фазового смещения [1]. Реализация этого способа оказалась достаточно простой. Практически она сводится к перестройке частотной программы С-электрода (изменению знака производной). Оказалось [9] (рис.8), что интенсивность растянутого пучка - 2 мкА - во всяком случае не меньше той, которая была при "обычной" растяжке. В то же время обнаружилась меньшая критичность этого режима к уменьшению амплитуды напряжения на С-электроде.

V. Диагностика пучка [1]

В процессе наладки фазотрона для измерения параметров пучка используются различные типы диагностических приборов и специальные диагностические процедуры. На внутренних радиусах (при энергии частиц менее 50 МэВ) используются многоламельные датчики и дифференциальные пробники, с помощью которых определяется интенсивность, вертикальное положение пучка, центрирование орбиты. Для примера на рис.1 показана зависимость тока пучка от радиуса. При больших энергиях для определения положения пучка по вертикали используются автографы на стеклах (рис.2), устанавливаемых на пробники вместо токовых головок. Эта же техника использовалась при наладке системы вывода пучка. Здесь же для измерения интенсивности использовались измерения активности, наведенной в тонких алюминиевых фольгах.

Для определения места потерь пучка в процессе ускорения используется сцинтилляционный т-детектор на кристалле Ыа.1, регистрирующий г-кванты от взаимодействия пучка протонов с элементами конструкции ускорителя. Импульсы с г-детектора, синхронизованные с началом цикла ускорения, дают временное положение пучка. Радиальное положение пучка, соответствующее моменту потерь, может быть определено с помощью перемещаемого по радиусу пробника [2]. осциллограммы таких импульсов,совмещенные с огибающей ускоряющего напряжения, показаны на рис.3. Эта методика позволяет также определять время ускорения частиц до определенного радиуса. На этой основе был разработан [3] способ измерения равновесной фазы в фазотроне, подробно описанный в [4] . Коротко суть способа состоит в следующем. Равновесная фаза р определяется

I -цкА

15 10

5

0~1д

Рис.У-1.Зависимость тока пучка от радиуса

РАДИАЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ МИШЕНИ (СМ)

75 100 150

' |||||||||1им1||

200 250 270

11111 ■ I м 1111111111111.1

О

2, слI

I I

к'ггвсн

и-гоос*

Я -- ЮСк н < И-Я)сн

^Г-^Г-.ГПГТ

Рис. У-З. Импульсы гамма-излучения с пробника.Нижний луч-ускоряющее напряжение

Рис.Автографы на стекле.

Вертикальное положение пучка

100 150 200

Рис.У-4. Зависимости от радиуса И: частоты f и амплитуды ид

ускоряющего напряжения; времени ускорения энергии я и равновесной фазы Сов ^

как

dW (г)

2eUCos<Ps =

(29)

где г и W - радиус и энергия равновесной частицы на этом радиусе.

Из измерений обычно с хорошей точностью известна зависимость

средней величины магнитного поля от радиуса, а значит, и

зависимость от радиуса энергии частиц. Поэтому для определения

dW

равновесной фазы нужно знать (измерить) f(t), U(t) и в тот

момент времени, когда пучок достигает радиуса R. Импульс гамма-излучения из установленной на пробнике мишени, регистрируемый сцинтилляционным детектором, как раз и позволяет это сделать (рис.3). Этот же импульс используется для запуска импульсного частотомера [5], измеряющего частоту ускоряющего напряжения с привязкой ко времени.

Таким образом, частотомером измеряется частота ускоряющего напряжения в момент прихода пучка на радиус R, а с помощью осциллографа определяется момент времени t прихода пучка на радиус R и амплитуда ускоряющего напряжения в этот момент времени. При этом для синхронизации осциллографа используется тот же стартовый сигнал, что и для включения ускоряющего напряжения; этот синхроимпульс вырабатывается магнитным датчиком, связанным с вариатором частоты. Перемещая пробник вдоль радиуса, получим одновременно зависимость частоты и амплитуды ускоряющего напряжения и времени ускорения пучка от радиуса. На этот же рисунок (рис.4) можно нанести зависимость энергии пучка от радиуса, рассчитанную по измеренной величине магнитного поля; по данным рисунка, дифференцируя зависимости W( R) и t(R), из соотношения (29) определим Cos ip^, представленный на том же рисунке.

Погрешность в определении равновесной фазы описанным способом связана с точностью измерения ускоряющего напряжения (57.) и времени. Это последнее измеряется с точностью до 2 мксек; поэтому относительная погрешность его измерения на радиусе 40 см не превышает 67. (и уменьшается до долей процента на конечных радиусах). Нужно также учесть отличие орбиты от круговой, вызванное спиральной вариацией магнитного поля [4].

Что касается внутренних радиусов (области захвата), где точность измерения Cosip^ падает как из-за ошибок в определении

времени ускорения, так и из-за увеличения пролетного фактора, то

здесь был применен другой способ [6] , суть которого состоит в следующем. ____________ _ ________

Особенность захвата частиц в фазотроне с закрытым ионным источником состоит в том, что в ускорение захватываются фазы в узком фазовом интервале, лежащем вблизи 0°. Например, из численных расчетов было найдено [7], что для модернизированного синхроциклотрона CERN область начальных фаз, захватываемых в ускорение, лежит в диапазоне (-14°, 10°). Аналогичные расчеты для фазотрона ОИЯИ [7] дают диапазон фаз (-18°, 8°). Используя уравнение границы области фазовой устойчивости ¡сепаратрисы:, можно найти [4,6] для этих частиц соотношение, связывающее

равновесную фазу с временем захвата üt и полосой частот захвата

*

üf. Это соотношение•имеет вид

л

tg<Р - V = Г~ üf-üt. (30)

s s 4

Обе входящие в это выражение величины - At и Af - легко измеряются при импульсной работе ионного источника, действительно, сдвигая во времени импульс запуска ионного источника относительно частотной

программы и измеряя при этом интенсивность пучка и частоту ускоряющего напряжения, определим как интервал времени, так и полосу частот захвата (рис.5). Погрешность определения Cosip этим способом не превышает 107..

В фазотроне на фиксированных радиусах установлено 5 пар индукционных датчиков. На рис.6 представлены осциллограммы сигналов с этих датчиков. Датчик представляет собой пару пластин, расположенных симметрично относительно средней плоскости, расстояние между ними по вертикали равно 10 см. Азимутальная протяженность составляет 5°, радиальные размеры меняются от 15 см для внутреннего датчика ( г= 107 см) до 4 см для наружного (262 см). Каждая пластина датчика нагружена на кабель с согласованной нагрузкой на конце, поэтому ток, наведенный в пластине проходящим под ней пучком, равен скорости изменения потока электрической индукции через поверхность пластины, а напряжение на выходе датчика определяется полным зарядом пучка и зависит от положения пучка по вертикали. Таким образом,датчики могут быть использованы как для относительных измерений интенсивности пучка, так и для

Предполагается отсутствие потерь частиц из-за возврата к центру.

'.кГц' 350

300250200-

150

6.11.89 Фазотрон

Определение времени и полосы захвата

Растянутыйпучок,

обмот. выкл. дМ=2,30 соэЧЗДЗ!

900

1000

Рис.

Зависимость частоты на захвате t от времени и тока выведенного пучка

1 от временного положения импульса поджига ионного источника для

2 значений магнитного поля в центре

1100

1200мкс

Установка „ <Р

п.озмг.

а '145с

ечвзсп

/С-222Л

Рис. м-е.

Осциллограммы сигналов с индукционных датчиков;верхний луч осциллограмма ускоряющего напряжения

Развертка ¿иОтсек/дел. Разёергтса. на 3-х бевхмих-' гОгчс.(е.ч/дел. на. + -ом-50не.,си/дел.

на З-он - 100я*.си/дел.

Осциллограммы сигналов с пикап-электродов.

определения его вертикального положения. Подробно индукционные

датчики описаны в [8]. Достоинство датчиков —в их прозрачности для пучка, недостаток-подверженность наводкам, большая неопределенность _ в определении радиального положения пучка. Тем не менее на стадии наладки ускорителя они оказались полезными.

Очень полезными оказались вторично-эмиссионные датчики (ВЭД) [9] . Они использовались для измерения характеристик как циркулирующего, так и выведенного пучков [1].

Для измерения характеристик выведенного пучка в вакуумной камере фазотрона непосредственно перед выводным окном установлены ВЭДы с эмиттерами из тонких алюминиевых фольг, полностью перекрывающих поперечное сечение пучка. Дифференциальные коллекторы позволяют измерять распределение плотности в выведенном пучке как по вертикали, так и по горизонтали; соответствующие распределения представлены на рис.7. Интегральный коллектор используется для мониторирования интенсивности выведенного пучка. Калибровка датчика осуществляется с помощью калориметра или по активации фольг.

Для измерения характеристик циркулирующего пучка используется перемещаемый по радиусу (установленный на пробнике) ВЭД, схематическое устройство которого показано на рис.8. В датчике используется алюминиевая фольга шириной (по радиусу) до з мм и толщиной (по пучку) около 2 мг/см2. Из соображений тепловой стойкости фольги ионный источник включается лишь в каждом десятом цикле, что позволяет работать при максимальном импульсном токе пучка.

сигнал с датчика пропорционален току пучка, кратности

прохождения протонов через фольгу и коэффициенту вторичной эмиссии. Сигнал с фольги подается на вход электрометрического усилителя, расположенного непосредственно в головке пробника за поглотителем пучка.

Длительность взаимодействия ускоряемого пучка с фольгой определяется радиальным размером пучка (который предполагается

значительно больше радиального размера фольги) и скоростью переме-

ак

щения пучка по радиусу , которая в заданном магнитном поле определяется частотой модуляции

с® И 1-К

-т— =---------(31)

I ПК

л

Рис.У-7. Распределение заряда в выведенном пучке:

а) по вертикали,

б) по горизонтали

Рис.У-8. Конструкция

вторично-эмиссионного монитора циркулирующего пучка

9 ■ ЬЗ '-4

-и 1,т I Я

V

■ ^ (Г(г).втн.ед

V

Л-

100 Ь.МКС 150

Рис.У-9.Сигнал с вэд на радиусе 245 см:

1-при номинальном и

2-при пониженном и

-12 -& О

г. мм

12 16

9'

Рис. У-ю. вертикальное

распределение на Я= 245 см;точки-напряжения датчика;сплошная линия-распределение заряда пучка

Таким образом, оказывается возможным измерить радиальный размер пучка.

Измеренный таким образом радиальный размер на радиусе 245 см при интенсивности ~ выведенного пучка 1 мка составил 22 мм на полувысоте распределения и 43 мм на уровне 0.1 высоты. Можно интерпретировать радиальную ширину пучка как сумму амплитуд радиальных бетатронных и фазовых колебаний. В свете этой интерпретации была сделана попытка разделить эти амплитуды, для этой цели в зоне радиуса 245 см С для соответствующих частот ускоряющего напряжения (15.54-15.0 МГц) с помощью анодного модулятора ускоряющее напряжение уменьшалось до 0.56 его номинальной величины. При этом предполагалось, что частицы с большими амплитудами радиально-фазовых колебаний теряются, а спектр бетатронных амплитуд не изменяется. Оказалось, что при этом радиальная ширина пучка на уровне 0.1 (предполагается, что это и есть амплитуда бетатронных колебаний) уменьшается до 25 мм. соответствующие осциллограммы показаны на рис.9. Датчик позволяет измерить также и вертикальный размер пучка (рис.10). Однако в отличие от измерения радиального размера, на который многократное кулоновское рассеяние оказывает малое влияние как из-за большей жесткости радиального движения, так и из-за большей величины самого радиального размера, в случае измерения вертикального размера приходится вводить поправку (расчетным образом) на многократное кулоновское рассеяние. Это и видно из рис.10.

Можно упомянуть также о влиянии потерь энергии при прохождении фольги на фазовое движение. Было показано [10] аналитически и подтверждено численными расчетами, что при определенных условиях потери энергии при прохождении через фольгу сопровождаются скачком равновесной фазы, а если взаимодействие с фольгой продолжается долго (много периодов фазовых колебаний), то и затуханием амплитуд фазовых колебаний. Однако в реальных измерениях это не имеет места, и поэтому спектр радиально-фазовых амплитуд не изменяется.

Для общности приведем данные работы [11] по измерению характеристик выведенного протонного пучка. Авторы этой работы использовали для измерения средней энергии и дисперсии энергетического распределения пробежную методику и получили следующие результаты.

Средняя энергия выведенного пучка составляет /659+6/ МэВ.

Дисперсия энергетического распределения сг = /з.1±0.8/ МэВ. Авторами этой же работы были измерены эмиттансы выведенного пучка на границе рассеянного магнитного поля фазотрона. Их значения приведены в главе, посвященной выводу пучка.

Для процесса растяжки пучка существенным является вопрос о времени жизни циркулирующего пучка, определяемого рассеянием частиц на молекулах остаточного газа.

После выключения дуантного напряжения интенсивность циркулирующего пучка убывает как

1 = ± , (32)

о

где х - время жизни пучка.

Расчет времени жизни в соответствии с методикой, принятой в [1-4], дает для времени жизни

Ь

г = З'г Л2 Р<-^-)2. (33)

г К

Здесь -Р - давление в мм рт.ст., Ь - ограничивающая апертура (в данном случае, вертикальная апертура С-электрода). При выводе этой формулы начальная амплитуда вертикальных колебаний предполагалась равной нулю. При параметрах фазотрона у= 1,7; /3= 0,65; 0= 0,14; Ь= 5 см, 270 см и Р= ю"5мм рт.ст. из (33) получим ь 1,8 сек.

Экспериментально т было измерено следующим образом. Если ъ -это пауза между выключением дуантного напряжения и включением напряжения на С-электроде, а ± - интенсивность выведенного с использованием С-электрода пучка, то, изменяя (увеличивая) t и измеряя каждый раз 1, можно экспериментально измерить зависимость (32) и из этой зависимости найти время жизни т. Измеренное таким образом время жизни оказалось равным ~1б0±12 мсек.

Столь большое отличие измеренного времени жизни от расчетного, по-видимому, объясняется, во-первых, искажениями медианной плоскости и, во-вторых, тем, что при выводе (33) не учтена начальная амплитуда аксиальных колебаний.

VI. Электростатическая фокусировка пучка в центре

Основной причиной ограничения интенсивности пучка в синхроциклотроне является недостаточность вертикальной фокусировки на первых оборотах. Разными авторами [1,2] делались попытки

восполнить этот недостаток введением электростатической фокусировки в центре ускорителя. Использованная нами геометрия

электродов [3]___обеспечивает,- в — отличие-от— [ 1-,-2 ]т'зна к о переменную"

фокусировку. Схема фокусирующих электродов показана на рис.1. На фокусирующий электрод подается отрицательный потенциал до 10 кВ. Наружный радиус электрода - 40 см. На рис.2 представлена зависимость тока пучка от частоты модуляции (без системы электростатической фокусировки).

Система фокусировки, согласно численным расчетам при дуантном напряжении 30 кВ и фокусирующем напряжении - 4 кВ, примерно в 2 рача уменьшает вертикальный размер пучка и за счот этого снижает потери частиц по г - движению. Одновременно, однако, она вызывает некоторый рост радиальных амплитуд и уменьшение времени захвата.

Длительные экспериментальные исследования этой системы позволяют сделать следующие выводы:

- введение системы электростатической фокусировки ослабляет влияние искажений медианной плоскости на пучок и увеличивает интенсивность пучка в 1.5 раза при напряжении на дуанте 37 кв. Достигнутая при этом интенсивность внутреннего пучка составила 9.2 мка при частоте модуляции 400 Гц;

увеличение интенсивности пучка за счет электрической фокусировки ограничивается уменьшением времени захвата пучка и увеличением амплитуд радиальных колебаний при увеличении фокусирующего напряжения. Поэтому выведенный ток растет медленнее, чем внутренний. Эксперименты показали также, что с увеличением дуантного напряжения действие фокусировки уменьшается.

Эти недостатки, а также сложность этой системы в эксплуатации заставили впоследствии отказаться от ее использования.

VII. Каналы пучков

Проектировавшаяся первоначально система каналов пучков фазотрона описана в [1]. Окончательно реализованная схема [г], представленная на рис.1, существенно отличается от первоначальной. Она включает в себя 9 каналов пучков. Каналы I, II, III и IX служат для формирования мезонных пучков, остальные - для формирования пучков нуклонов.

Выведенный из ускорителя протонный пучок с указанными выше (в главе "Вывод пучка") параметрами транспортируется трактом Т до

юм , souRce

puller

Л гос. electr.

-2--5KV

Рис.\/1-1. Схема центральной области фазотрона с фокусирующими электродами

I ж А 6 к г

о

л X X

УХ)Г: X

200

т Гц

Рис.VI-2.Зависимость тока пучка на радиусе R=70 см от частоты модуляции при Ug= 37 KB

углеродного замедлителя П, расположенного в главном зале. Толщина поглотителя по пучку регулируется дистанционно. В зависимости от-этой толщины пучок либо-гасится полностью—либо его

энергия уменьшается до 100+200 МэВ, либо он проходит сквозь

поглотитель, не взаимодействуя с ним. в этом последнем случае

пучок полной интенсивности транспортируется по каналам IX и XII до

одной из двух ловушек гасителей. Первая расположена в конце тракта

IX, сразу за пионообразующей мишенью. Вторая установлена в конце

XII тракта в павильоне ЯСНАПП, предназначенном для

ядерно-спектроскопических исследований. весь путь пучка при

транспортировке по этим каналам проходит в вакууме за исключением

начального участка до замедлителя.Мишени Ми М (см.ниже) при этом 1 1 2 г

удаляются из пучка. Коэффициент проводки пучка в этих каналах составляет, соответственно, 927. и 877..

На тракте Т размещены две мишенные станции - М1 и М2. В качестве мезонообразующей мишени М1 используется бериллиевый цилиндр диаметром 60 мм и длиной 200 мм. Пучки мюонов, пионов и электронов от этой мишени транспортируются жесткофокусирующими каналами I и II в низкофоновую лабораторию, где проводятся твердотельные исследования с помощью дБИ-методики и исследования д-катализа в газообразной смеси изотопов водорода.

Интенсивности пионных и мюонных пучков на выходе I и II каналов, измеренные телескопом сцинтилляционных счетчиков с размером сиинтилляторов юохюо мм2, в расчете на 1 мка выведенного протонного пучка, составляют:

отрицательных мюонов с импульсом (90+125 МэВ/с) - 1.5-Ю4+105

положительных -"отрицательных пионов положительных -"электронов позитронов

125 МэВ/с - (2+3)-10

220 МэВ/с - 106

-"- - 2, 5-Ю6

(30+125)МэВ/С - (1.4+6.0)•10 (125+350)МЭВ/с - (4+б)-105, Во всех случаях разброс по импульсам не превышает ±107..

На мишени М2 формируются пионные пучки с энергиями 50+250 МэВ, которые транспортируются каналом III к установке для исследования редких распадов. В качестве мезонообразующей мишени здесь используется графитовый блок толщиной 12 см. Пучок положительных пионов с импульсом 190 МэВ/с на выходе канала III имеет интенсивность 1.5-ю6 на 1 мкА протонов.

На выходе канала IX из вольфрамовой и медной мишеней с

помощью широкоугольной магнитной линзы- [4] получаются интенсивные мезонные пучки. Например, интенсивность д+-мезонов с импульсом 123 МэВ/с на 1 мкА протонного пучка составляет 3-Ю6 на площадь 80 см2 при импульсном разбросе 5¿87.. На этом же канале получен пучок поверхностных мюонов (энергия 4 МэВ) с интенсивностью до Ю6 в секунду.

Канал VIII предназначен для получения протонных медицинских пучков (диаметром 2+бсм) с энергиями 100, 130 и 200 МэВ и диагностического (диаметром О.Зсм) протонного пучка с энергией 660 МэВ. Медицинские пучки с энергиями 100+200 МэВ получаются торможением выведенного пучка полной энергии в углеродном замедлителе. Требуемая интенсивность этих пучков для получения мощности дозы облучения 100 рад/мин невелика и составляет Ю8+109 протонов/сек. В качестве альтернативного (торможению) способа получения протонов с такими энергиями и интенсивностями была теоретически рассмотрена возможность ускорения в фазотроне Н~-ионов [3]. оказалось, что максимально достижимая (из-за электрической диссоциации) энергия в существующем магнитном поле не превышает 130 МэВ. При этом потери в процессе ускорения (с учетом также и перезарядки на остаточном газе) составляют 977. от начальной интенсивности. Расчет показал, что этот пучок с помощью перезарядки может быть выведен в направлении существующего тракта выведенного пучка. Ускорение Н~ -ионов до больших энергий в существующем магнитном поле, к сожалению, невозможно.

Канал X используется для формирования нейтронного пучка. Узкие протонные пучки малой интенсивности формируются каналом XI. Канал XII используется для проводки пучка в здание ЯСНАПП. Облучение мишеней для радиохимических исследований производится на внутреннем пучке фазотрона при интенсивности пучка до 6 мкА и на выведенном пучке в канале IX.

Физические исследования с протонами в диапазоне энергий 100+660 МэВ проводятся как на VIII, так и на VI каналах. Интенсивность протонов на VI канале ограничена нормами радиационной безопасности величиной Ю8 1/сек.

Суммарное число магнитных элементов (линз и магнитов) системы каналов пучков превышает 100. Для их питания используются более 50 электромашинных и тиристорных преобразователей, обеспечивающих номинальные токи в диапазоне ( юо+юоо) А. Применяемые стабилизаторы СНТП-4, БТ-1004Ф и КТЭ обеспечивают стабильность тока ±2-10"4.

Регулирование (установка) токов в магнитных элементах и их

измерение осуществляется автоматизированной системой [5],

управляемой ^1ерсональным_ компьютером__PC/AT 286.___Для реализации

режима автоматического управления стабилизаторы оснащены цифровыми источниками опорного напряжения ЦИОН-12 (60 штук, изготовлены в ОП ОИЯИ), управление которыми осуществляется через магистральный передатчик персональным компьютером. Комплект программ обеспечивает выполнение по заданию оператора следующих функций: установка выбранного режима работы тракта, изменение режима работы, контроль (на дисплее) фактических значений токов в элементах и их вывод на печать, включение/выключение автоподстройки, отключение тракта. Система осуществляет также аварийное отключение источника питания в случае превышения предельного значения тока.

система эксплуатируется в течение 4 лет и показала достаточную надежность. Она является одной из 5 подсистем автоматизированной системы управления фазотрона [6]. Другая, реализованная к настоящему времени подсистема АСУ - Управление амплитудной программой дуантного напряжения и частотной программой С-электрода.

VIII. Автоматизированная система радиационного контроля (АСРК)

Анализ работы ускорителя с точки зрения радиационной безопасности [1] показал целесообразность создания для фазотрона АСРК [2,3]. основной задачей системы является обеспечение непрерывного контроля радиационной обстановки. Территориально и функционально систему можно разбить на три части. Первая часть -34 датчика ионизирующих излучений (рис.1), вторая - аппаратура сбора и первичной обработки информации с датчиков и третья -управляющая ЭВМ с устройствами ввода и вывода, откуда оператор управляет работой системы.

Система выполняет следующие функции:

- автоматически проводит измерение уровней излучения в точках постоянного контроля, обеспечивает аварийно-предупредительный контроль в экспериментальных залах с выводом информации на световое табло или дисплей;

- автоматически контролирует работоспособность своих основных узлов и блоков, в частности, газоразрядных детекторов [4];

V, фистрсикян*

Рис.VIII-!. Схема размещения датчиков АСРК в корпусе » 1

300

Рис.VI11-2.

Распределение дозы излучения в главном зале

Бэр.п 75

45 3.0 5

23 25 27 29 31 33 23 2А Номера датчиков в гл. зале уст.„Ф"

автоматически обрабатывает и сортирует поступающую информацию, обеспечивает хранение, поиск и вывод результатов измерений на дисплей;

- по команде__оператора—выводит - информацию - о -радиационной----

обстановке в контролируемых помещениях на дисплей или печать.

На рис.2 представлено распределение дозы излучения в главном зале ускорителя в период его физического пуска весной 1984г., когда пучок не выводился из камеры, а гасился на внутренней мишени. При работающей системе вывода положение пика сохраняется, так как азимут мишени и азимут септума выводного канала примерно совпадают, но отношение амплитуды пика к уровню плато уменьшается почти вдвое.

К настоящему времени система проработала более 30 тысяч часов, она подвергалась существенной модернизации. В частности, микро-ЭВМ были заменены персональными компьютерами, заменены на более современные контроллеры и некоторые другие блоки КАМАК. Однако в целом система показала хорошую надежность и послужила прототипом для разработки аналогичных систем в других Лабораториях ОИЯИ [5].

Выводы

основные результаты могут быть кратко сформулированы следующим образом:

1 . Впервые создан действующий фазотрон с пространственной вариацией магнитного поля.

2. В фазотроне впервые реализован "бамповый режим", обеспечивший существенное снижение требований на незеркальность магнитного поля и тем самым саму возможность реализации такого ускорителя.

3. Разработана и реализована ускоряющая система фазотрона с рекордным ускоряющим напряжением 40кв;модуляция частоты ускоряющего напряжения осуществляется вариатором с высокой степенью надежности; профиль лопаток вариатора обеспечивает увеличенный рабочий ход - до 707. периода модуляции; резонансная система фазотрона, несмотря на ее огромные размеры - 7.5м в длину, 6м в ширину - свободна от паразитных объемных колебаний благодаря применению в дуанте продольной щели.

4. Для растяжки пучка использована простая схема получения

диапазона частот, обеспечивающая широкие возможности для формирования закона изменения частоты. Параметры системы растяжки близки к лучшим достижениям в этой области - эффективность 807., длительность растянутого пучка - 857. периода модуляции при менее чем 207. неравномерности интенсивности пучка.

Впервые в фазотроне для растяжки использован режим фазового смещения и показана перспективность его использования. Также впервые осуществлен синхроциклотронный режим растяжки с близкой к нулю производной частоты ускоряющего напряжения.

5. Осуществлен высокоэффективный (более 507.) вывод пучка. Предложена схема использования в системе вывода электростатического дефлектора, позволяющая увеличить коэффициент вывода до 807. и более. Разработана конструкция дефлектора и проведены высоковольтные испытания макета этой конструкции.

6. Разработаны разнообразные методики и приборы для диагностики пучка, в частности, методики измерения равновесной фазы, амплитуд радиальных колебаний, вторично-эмиссионные датчики и др. Применение разработанных средств диагностики обеспечило тщательное экспериментальное исследование динамики пучка и на этой основе оптимизацию процессов ускорения, растяжки и вывода пучка.

7. создана одна из первых в СССР автоматическая система дозиметрического контроля, существенно упростившая и повысившая надежность процесса контроля радиационной обстановки в экспериментальных залах комплекса ускорителя.

8. надежная работа фазотрона в течение последних 9 лет обеспечила проведение разнообразных исследований на его пучках в области физики частиц, ядерной физики, физики твердого тела, биологии и медицины учеными объединенного института ядерных исследований и ряда институтов России.

Автор глубоко благодарен профессору В.П. Джелепову за всестороннюю поддержку, своим коллегам В.П.Дмитриевскому, А.А.Глазову, А.Т.Василенко, С.Б.Ворожцову, Е.Н.Заплатину, Н.Л.Заплатину, С.А.Ивашкевичу, В.А.Кочкину, Н.А.Морозову,

A.Ф.Чеснову, М.Ф.Шабашову, н.г.Шакуну, А.Л.Шишкину, П.Т.Шишлянникову, которые внесли определяющий вклад в разработку и создание фазотрона, сотрудникам НИИЭФА И.Ф.Малышеву и

B.И.Перегуду, а также О.Н.Борисову, Б.Н.Марченко, в.И.Лепилову, В.М.Романову, В.А.Богачу, Э.А.Полферову, ю.Н.Осадченко, В.И.Смирнову, В.Г.Сазонову, Н.Д.Снеговому, М.М.Семенову за

плодотворное участие в совместной работе. Автор искренне благодарен И.Ш.Аносовой за большой труд по оформлению диссертации.

Основные результаты диссертации_ опубликованы___в___следующих---------

работах Гв~8Н2~;~ 1-2,3,8+11, 11-1,2,4 + 13,17 + 19; 111-9,11,12,14;

IV-!+3, 5 , 6 , 8 + 1 0; V-1 , 4 , 6, 8, 1 0 ; У1-3; У11-2 VIII-2,4.

Литература Введение

1. R.S.Livingston, J.A.Martin "An Isochronous Cyclotron Meson Factory". Proc. of Intern Conf. on High Energy Acc. Дубна, 1963г. M.,Атомиздат, 1964, стр.561.

2. R.P.Haddock, K.R.MacKenzie, J.R.Richardson, B.T.Wright. "General Design and Features of Negative Ion Cyclotrons". Там же, стр.568.

3. А.А.Глазов, Ю.Н.Денисов, в. П.Джелепов, В.П.Дмитриевский, Б. И. Замолодчиков, н. Л.Заплатин, В.В.Кольга, М.М.Комочков, А.А.Кропин. "Релятивистский изохронный циклотрон на энергию 700 МэВ". Там же, стр.547.

4. H.A.Willax. "Proposal for а 500 MeV Isochronous Cyclotron with Ring Magnet". Proc. of Intern Conf.on SF Cyclotrons and Meson Factories. Geneva, 1963, p.386.

5. А.А.Глазов, Ю.Н.Денисов, В.П.Джелепов, В.П.Дмитриевский, Б.И.Замолодчиков, H.Л.Заплатин, В.В.Кольга, М.М. Комочков, А.А.Кропин, Л.И.Лапидус, А.И.Мухин, В.С.Роганов. "Фазотрон с вариацией магнитного поля". Публ.ОИЯИ, 9-3211, Дубна, 1967.

6. Proposal to the National Science Foundation for Yale-Columbia Project of Magor Modification to the Synchrocyclotron and Facility Improvement of the Columbia University. Nevis Laboratory. January, 1967.

7. Б. И. Замолодчиков. "Циклотрон и фазотрон с вариацией магнитного поля на энергию до 1 ГэВ". Автореферат диссертации ОИЯИ, 9-6084, Дубна, 1971.

8. В. П.Джелепов, В.П.Дмитриевский, Л.М.Онищенко. "Состояние работ

*

по сооружению сильноточного фазотрона". Труды 7^го Совещания т.2, стр.47. Дубна, 1981.

9. V.P.Dzhelepov, V.Р.Dmitrievsky, L.M.Onischenko. "JINR Phasotron-status and progress". РАС 83, Santa Fe. IEEE Trans. NS-30 №4, part 1,p.2134.

10. L.M.Onischenko. "JINR Phasotron". Proc. of the РАС 87, Washington, v.2, p.878.

*Всесоюзное совещание по ускорителям заряженных частиц.

П. А.Т.Василенко, с.Б.Ворожцов, А.А.Глазов, В.П.Джелепов , В.П.Дмитриевский, Е.Н.Заплатил, Н.Л.Заплатин, В.В.Калиниченко, В. В. Коль га, В. А. Кочкин,____Б. Н.Марченко,____Н. А.Морозов,--------А,Ф.----------------

Новгородов, Л. М. Онищенко, Ю.H.Осадченко, Э.А.Полферов, М.М.Семенов, А.Ф.Чеснов, М.Ф.Шабашов, Н.Г.Шакун, П.Т. Шишлянников. "Фазотрон ОИЯИ. Результаты наладки". Труды 10-го Совещания, т.2, стр.228, Дубна,1987.

12. В.П.Джелепов, В.П.Дмитриевский, Л.М.Онищенко. "Физический пуск фазотрона ОИЯИ". ОИЯИ, Р9-85-358.

13. V.A.Baranov et al. NIM in PR A346 (1994) 496-505.

14. в.а.горлееп и др. Письма в ЖЭТФ.том 59 (1994), вып.9.стр.565.

15. в. п. Джелепов, в.г.зинов и др. жтф,т.юз ( 1993), вып. з, стр.730.

16. V.H.Dodochov, V.N.Duginov et al. Hyperfine Interactions 65 (1990), p.1167.

17. В.Г.Калинников, К.Я.Громов и др; ОИЯИ Д13-90-183, Дубна,1990.

18. В.М.Абазов и др. "Шестикабинный клинико-физический комплекс ЛЯП ОИЯИ..." ОИЯИ 18-90-496, Дубна, 1990.

19. С.Н.Дмитриев, Н.Г.Зайцева, Р.Ц.Оганесян, Г.Г.Гульбекян,

Л.М.онищенко, В . А. Халкин,ОИЯИ, 18-92-260, Дубна, 1992.

20. "Фазотрон ЛЯП ОИЯИ и его пучки, ОИЯИ 9-92-232.

I . Магнитное поле

1. Д.П.Василевская, В.П.Дмитриевский, В.В.Кольга и др. АЭ,т.8, 189 (1960) .

2. С.Б.Ворожцов, В.П.Дмитриевский, Л.М.Онищенко. "Бамповый режим в центральной области фазотрона ОИЯИ". ОИЯИ Р9-84-25, Дубна,1984. См. также: Краткие сообщения ОИЯИ № 7-85, стр.27.

3. Л.М.Онищенко. "Параметры фазотрона, обеспечивающие постоянство равновестной фазы в процессе ускорения". ОИЯИ Р9-93-272.

4. А.А.Коломенский, А.Н.Лебедев. "Теория циклических ускорителей". ФМ, Москва 1962, стр.145-149.

5. С.Б.Ворожцов, Н.И.Дьяков, Н.Л.Заплатин. ОИЯИ 9-4517, Дубна, 1 969.

6. ю. Г . Аленицкий, с.Б.Ворожцов, Н.Л.заплатин, Л.Н.Лыткин. ОИЯИ Р9-5246, Дубна, 1970.

7. Ю.м.Ермилин, И.Ф.Малышев и др. Труды 9-го Совещания, т.1 с.ззо.

8. Ю.Г.Аленицкий, Н.Л.Заплатин, С.А.Ивашкевич, Н.А.Морозов, Л.М.Онищенко, С.И.Чеснова, П.Т.Шишлянников. "Формирование магнитного поля фазотрона ОИЯИ". ОИЯИ Р9-81-664, Дубна, 1981.

9. Ю.Г.Аленицкий, Н.Л.Заплатин, С.А.Ивашкевич, Н.А.Морозов, Л.М.Онищенко, С.И.Чеснова, П.Т.Шишлянников. "Формирование магнитного поля в центральной области фазотрона ОИЯИ". ОИЯИ Р9-84-152, Дубна, 1984.

ю.ю.г.Аленицкий, н.л.Заплатин, С.А.Ивашкевич, Н.А.Морозов, Л. М. Онищенко, С.И.Чеснова, П.Т.Шишлянников. "Магнитное поле фазотрона ОИЯИ". Труды 8-го Совещания, т.2 с.83, Дубна, 1983.

11.Ю.Г.Аленицкий, Н.Л.Заплатин, С.А.Ивашкевич, Н.А.Морозов, Л. М. Онищенко, С.И.Чеснова", П. Т. Шишлянников. "Магнитное поле фазотрона ( этап физического пуска)". Труды 9-го Совещания. т.1, с.313, Дубна,1985.

12. Д. П.Василевская, В.в.Калиниченко, М.С.Кузнецова. ОИЯИ 13-84-576, Дубна, 1984.

13.В.Н.Аносов, П.П.Гавриш, Е.Д.Городничев, В.В.Кольга. ОИЯИ Р9-81-537, Дубна, 1981.

14.Ю.Н.Денисов, В.В.Калиниченко, В.П.Саванеев. Труды 9-го Совещания, т.1,с.384, Дубна,1985.

15.Н.А.Морозов. "Магнитное поле фазотрона ОИЯИ". Диссертация. Дубна, 1986.

16.Н.Л.Заплатин. "Магнитные структуры и системы вывода пучка для циклотронов и фазотронов с пространственной вариацией магнитного поля". -Диссертация. Дубна,1977.

17.В.В.Кольга. "Исследование движения частиц в релятивистском циклотроне". Диссертация. Дубна, 1965,

II. Ускоряющая система

1. А.А.Глазов, Ю.Н.Денисов, В.П.Джелепов, В.П.Дмитриевский, Б. И.Замолодчиков, Н.Л.Заплатин, В.В.Кольга, М.М.Комочков , А. А. Кропин, Л.И.Лапидус, А.И.Мухин, в.С.Роганов. АЭ т. 27, ВЫП.1, стр.16 (1969). Так же ОИЯИ 9-3951, Дубна, 1968.

2. А.А.Глазов, в.А.Кочкин, Л.М.Онищенко, В.И.Перегуд, М.М.Семенов,

A. И.тузов, М.Н.Харламова. "Высокочастотная система сильноточног фазотрона ОИЯИ". Труды 2-го Совещания, т.2 стр.168, Наука,М.,1972

3. А.А.Глазов. "Высокочастотные системы циклических ускорителей со стационарным магнитным полем с пространственной вариацией". Диссертация. Дубна, 1974. с.195.

4. к.А.Байчер, А.В.Богомолов, А.Т.Василенко, А.А.Глазов,

B.И.Данилов, Ю.Н.Денисов, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко,

Л.М.Онищенко. "Новый вариатор синхроциклотрона Лаборатории

ядерных проблем ОИЯИ с увеличенным рабочим ходом", труды 4-го Совещания т.1, с.234, Наука,М., 1975. ___________________________________

5 . " А.TT Василенко, В.М.Романов, Л.М.Онищенко, Ю.Н.Осадченко. "Опыт создания манжетного высоковакуумного уплотнения скоростного вала". ОИЯИ, 9-85-881, Дубна,1985г.

6. А.А.Глазов, Л.М.Онищенко, И.В.тузов. "Резонансная система синхроциклотрона". A.c. № 435760.

7. А.А.Глазов, Б , И.Замолодчиков , М.М.Комочков, В.И.Лепилов, Л.М.Онищенко, И.Ф.Малышев, и.В.тузов, С.П.Шендеровский. "дуантная система синхроциклотрона". A.c. № 69396S.

8. А.А.Глазов, E.H.Заплатил, Б.Н.Марченко, В.А.Кочкин, Л.М.Онищенко. "Исследование возбуждения высокочастотной системы установки "Ф". ОИЯИ Р9-84-586. Дубна, 1984.

9. Л.М.Онищенко, А.Н.Сафонов. "Расчет амплитудно-частотной характеристики синхроциклотрона ляп". ОИЯИ Р9-12128, Дубна, 1979.

10.А.А.Глазов, Б.Н.Марченко, Л.М.Онищенко, В.И.Смирнов - ОИЯИ,

В.А.Алексеев, В. А.Арсеньев, В.П.Герасимов и др. - НИИЭФА. "Комплекс радиоэлектронной аппаратуры быстродействующего программируемого модулятора ГВЧ синхроциклотрона" . Труды 6-го Совещания,т.1,с.340, Дубна,1979.

11.А.А.Глазов, В.И.Данилов, Б.Н.Марченко, Л.М.Онищенко, А.Н.Сафонов, В.И.Смирнов. "Коррекция амплитудно-частотной характеристики ВЧ-генератора синхроциклотрона при помощи анодного модулятора". ОИЯИ Р9-12620, Дубна, 1979.

12.А.А.Глазов, Е.Н.Заплатин, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко, Л.М.Онищенко, В.И.Перегуд, М.Н.Харламова. "Ускоряющая система фазотрона ОИЯИ". Труды 9-го Совещания,т.1, стр.320, Дубна,1985.

13.А.А.Глазов, Е.Н.Заплатин, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко, Л.М.Онищенко. "Резонансная система установки "Ф" . ОИЯИ, Р9-84-585, Дубна, 1984.

14.Л.В.Васильев, Ю.Н.Денисов, Б.Н.Марченко, Т.Н.Томилина, П.Т. Шишлянников, ОИЯИ Р9-80-295,Дубна, 1980.

15.И.Г.Bayлина, Ю.Н.Константинов, И.Ф.Малышев, В.И.Перегуд и др. "Особенности конструкции резонансной системы". Труды 3-го Совещания, т.2, стр.262, Наука, М. , 1972.

16.В.И.Перегуд, ю.В.Спирченко, Р.В.Чвартацкий. "разработка опоры ротора". Труды 5-го Совещания, т.1, стр.166, Наука, М., 1977.

17.С. Л. Борисенок, А.А.Глазов, Е. Н. Заплатин, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко, л.М.Онищенко, Т.Н.Томилина. "Описание ВЧ-системы установки "Ф". ОИЯИ, Б1-9-85-571, Дубна, 1985.

18.В.А.Богач, А.Т.Василенко, Л.М.Онищенко. "О критериях вибродиагностики вариатора частоты фазотрона",ОИЯИ,9-89-1 99, Дубна, 1989.

19.А.Т.Василенко, В.И.Лепилов, Л.М.Онищенко, Ю.Н.Осадченко. "Азотные ловушки ....." ОИЯИ, 9-85-699, Дубна, 1985.

III. Вывод пучка

1. Le Coûter, Proc. Phys. Soc. B-64, p.1073, 1951.

2. В.П.Дмитриевский и др. ПТЭ 1, 11 (1957).

3. В.П.Дмитриевский, Диссертация, 1953.

4. В.П.Дмитриевский, Т.М.ПрИЛИПКО, В.С.РыбаЛКО. ОИЯИ P9-3434-I, Дубна, 1967.

5. С. Б. Ворожцов, В.П.Дмитриевский и др. Труды 3-го Совещания, т.II, стр.99. Наука,М., 1973.

6. С. Б. Ворожцов, В.П.Дмитриевский и др. ОИЯИ Р9-7954, Дубна, 1974.

7. А.Ф.Чеснов. "система вывода пучка из фазотрона ОИЯИ". Диссертация. Дубна, 1987г.

8. А.Т.Василенко, Н.Л.Заплатин, В.И.Лепилов, А.Ф.Чеснов. "Железо-токовый канал для фазотрона". ОИЯИ Р9-12586, Дубна,1979.

9. Г.Г.Казакова и др. ОИЯИ Р13-92-277, Дубна, 1992.

10. А.В.Калмыков, А.Ф.Чеснов. ОИЯИ 9-87-755, Дубна, 1987.

11. В.П.Дмитриевский, Е.Л.Заплатин, А.Ф.Новгородов, Л.М.Онищенко, Э.А.Полферов, А.Ф.Чеснов, М. Ф.Шабашов."Вывод протонного пучка из фазотрона ОИЯИ". Труды 10-го Совещания, т. 2, стр.237, Дубна, 1987.

12.В.П.Джелепов, В.И.Комаров, О.В.Савченко, ОИЯИ 16-3491, Дубна, 1961.

13.В.П.Дмитриевский, Н.Л.Заплатин, в.Б.Кольга, л.М.онищенко,

A.Ф.Чеснов, С.И.Чеснова. "Влияние рассеянного магнитного поля, выпускной . диафрагмы и многократного рассеяния на газе на параметры выведенного из фазотрона ОИЯИ пучка". ОИЯИ 9-87-723, Дубна, 1987.

14.Ю.Г.Аленицкий, А.Т.Василенко, А.А.Глазов, Л.Г.Денисова,

B.П.Дмитриевский, Н.Л.Заплатин, В.Б.Кольга, Б.Е.Корнеев, Л.М.онищенко, А.Ф.Чеснов, Н.Г.Шакун. "Электростатическая

система вывода пучка из фазотрона ОИЯИ". Труды 9-го Совещания, т.1, стр.324, Дубна, 1985.

15. а. а. Глазов— и —др______Труды 11 международного — Совещания по-------

изохронным циклотронам, Бехине; ОИЯИ Д9-89-708, стр.382.

16.V.Р.Dmitrievsky, A.A.Glazov, L.M.Onischenko, S.В.Vorozhtsov,

M.В.Yuldasheva. "Electrostatic Deflector as the Head Element of the JINR Phasotron Extraction System". Proc. of EPAC-90, Nice, v.1 p.1266 .

IV. Растяжка пучка

1. л.M.онищенко. "Возможные способы увеличения длительности пучка в синхроциклотроне". ОИЯИ, Р9-7836, Дубна, 1974.

2. А.А.Глазов, В.И.Данилов, Ю.Н.Денисов, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко, Л.М.Онищенко, Н.П.Сеченов, т.н.томилина, А.в.шестов, П.Т.Шишлянников. "Увеличение длительности выведенного протонного пучка СЦ ЛЯП с помощью С-электрода". Труды 4-г,о Совещания, т.1, стр.242, Наука, М., 1975.

3. А.А.Глазов, Е.Н.Заплатин, Б.Е.Корнеев, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко Л.М.Онищенко. "С-электрод установки "Ф", ОИЯИ 9-82-110, Дубна,

1 482 .

4. С. Б.Ворожцов , В.П.Дмитриевский, Н. Л. Заплатин. ОИЯИ Р9-12882, Дубна, 1979.

5. А.А.Глазов, Л.М.Онищенко. "Увеличение коэффициента заполнения (растяжка пучка) фазотрона ОИЯИ с использованием С-электрода". ОИЯИ Б1-9-7286, Дубна, 1973.

A.А.Глазов, Ю.Н.Денисов, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко, Л.М.Онищенко

и др. "Увеличение длительности выведенного протонного пучка СЦ ЛЯП с помощью С-электрода". ОИЯИ Б1-9-7609. Дубна, 1973.

6. А.А.Глазов, Е.Н.Заплатин, В.А.Кочкин, Б.Н.Марченко,

Л.М.Онищенко, П.Т.Шишлянников. "Система растяжки пучка фазотрона ОИЯИ с помощью С-электрода". ОИЯИ Р9-87-171. Дубна, 1987; также Труды 10-го Совещания, т. 1, стр.103, Дубна, 1987.

7. А.А.Глазов, Е.Н.заплатин, В.А.Кочкин. ОИЯИ 9-83-144. Дубна, 1983.

8. С.Б.Ворожцов, В.П.Дмитриевский, Е. Н. Заплатин, М.Б.калинкина,

B.А.Кочкин, Б.Н.Марченко, л. М.Онищенко, Н.Г.Шакун, П.Т.Шишлянников."Растяжка пучка фазотрона в минимуме частотной программы". ОИЯИ Р9-88-472.

9. Л. M. Онищенко, Н.Г.Шакун, П. Т. Шишлянников. "Растяжка пучка в фазотроне методом фазового смещения". Краткие сообщения оияи Я>4 [50]-91, стр.37; также Proc. ЕРАС-92,Berlin, v. 1 p.1484. 10.0. H.Борисов, Л.M.Онищенко. "Расчет растяжки пучка методом фазового смещения". Труды 13-го совещания, т. 2, стр.48, Дубна, 1993.

11.Н.К.Абросимов и др. Публ. ЛИЯФ № 1,ноябрь 1972, Ленинград.

V. Диагностика пучка

1. В. В. Кольга, • Л. М.Онищенко, В.А.Саенко, Н.д.топилин, М.Ф.Шабашов, Н.Г.Шакун, А.Л.Шишкин. "измерение характеристик пучка в фазотроне ОИЯИ". Труды XI Совещания, т.2, стр.178, Дубна, 1989. Также 12 Internt. Conf. on Cyclotrons, Berlin, 1989 p.317.

2. В.П.Джелепов, В.П.Дмитриевский, Л.M.онищенко. "Физический пуск фазотрона ОИЯИ". Труды 9-го совещания, Дубна, 1985,т. 1, стр.289.

3. Л. М. Онищенко, а. С. 1480745 (ОТ 15. 01 . 89), ОИ ,1990, №42, С.262.

4. Л.М.Онищенко, Н.Г.Шакун, А.Л.Шишкин, П.Т.Шишлянников. "Определение равновесной фазы в фазотроне". ОИЯИ Р9-91-226.

5. Л.В.Васильев и др. ОИЯИ Р9-80-295, Дубна, 1980.

6. Л.М.Онищенко а. С. 1537116 (ОТ 15.09.89), ОИ, 1990, №42, С. 262.

7. S.Kullander, NIM,62 (1968), p.169.

с.Б.Ворожцов, н. г.шакун, оияи Р9-83-658, Дубна, 1983.

8. Ю.Н.Денисов, В.П.Дмитриевский, В. В. Калиниченко, С.В.Миронов, Л. М. Онищенко, В.А.Саенко, М.Ф.Шабашов. "Индукционные датчики пучка фазотрона", ОИЯИ 9-86-295, Дубна, 1986.

9. А.Л.Беляев, М.Ф.Шабашов, А.Л.Шишкин. ОИЯИ 13-88-575.

10.О.N.Borisov, L.M.Onischenko. "Influence of the ionization loss in diagnostic foil on the phase motron in the phasotron". Proc. of 1993 РАС, Washington, v.1,p.518. 11.B.M.Абазов И др. ОИЯИ 9-87-322, Дубна, 1987.

VI. Электростатическая фокусировка

1. В.И.Данилов и др. ОИЯИ Р-1853, Дубна, 1964.

2. Н.К.Абросимов и др. Препринт ЛИЯФ № 463, 1979.

3. с.Б.Ворожцов, А.А.Глазов, В.П.Дмитриевский, М.Б.калинкина, В.И. Лепилов,Л.М.Онищенко,А.Н.Сафонов,Н.г.Шакун. "Электростатическая фокусировка пучка фазотрона ОИЯИ". ОИЯИ Р9-88-365, Дубна, 1988.

VII, Тракты пучков

1. а.в.демьянов, в.п.Джелепов и др. оияи Р9-8222, Дубна, 1984^

2. А В.Демьянов, Л. М.Онищенко, В.С.Роганов, О.В.Савченко, Н.Г.шакун. "Фазотрон ОИЯИ и его пучки". Труды 13-го совещания, т.2, стр.265 , Дубна, 1993.

3. В.В Кольга, Ле Киен Тхань, Л.М.Онищенко. "Теоретическое рассмотрение возможности ускорения и вывода Н ионов па фазотроне ОИЯИ". ОИЯИ РО-88-637, Дубна, 1988.

4. в.М.Абазов и др. "Получение мезонных пучков высокой интенсивности на фазотроне ОИЯИ". Краткие сообщения 0"яи .'»2' и; -9U, стр.22.

5. А.Л.Беляев и др. ОИЯИ Р9-91-61, Дубна, 1991.

6. В.Н.Аносов, Ю.Н.Денисов, Х.круг, Л.М.Онищенко, В.А.Саенко, М.Ф.Шабашов. "Автоматизированная система управления сильноточного фазотрона". ОИЯИ, Р9-81-55, Дубна, 1981.

VIII. Система радиационного контроля

1. М.М.Комочков, А.Л.Шишкин, ОИЯИ Р16-81-108, Дубна, 1981.

2. В.О.Громов, Л.М.онищенко, В.Т.Сидоров, А.Л.Шишкин. "Автоматизированная система дозиметрического контроля установки "Ф". ОИЯИ 10-84-687.

3. А.Л.Шишкин. Автореферат диссертации. ОИЯИ 13-85-841.

4. л.М.Онищенко. А.Л.Шишкин. "Использование коронного разряда в газоразрядных приборах для диагностики аппаратуры". ПТЗ, 4 ( 1986 ),стр. 38.

5. А.Н.Баландиков и др. АСРК ускорительного комплекса синхрофазотрона. Труды 11-го Совещания, т. 1 , стр.92, Дубна,1989.

Рукопись поступила в издательский отдел 25 января 1995 года.