Ускоряюще-фокусирующие системы для линейных резонансных ускорителей ионов прикладного назначения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.20 ВАК РФ

На правах рукописи

Плотников Сергей Валентинович

Ускоряюще-фокусирующие системы для линейных резонансных ускорителей ионов прикладного назначения

01.04.20 - физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Автор:

Москва 2004

Работа выполнена в ФГУП Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ауслендер Вадим Леонидович доктор технических наук, профессор Кравчук Леонид Владимирович

доктор технических наук

Федотов Аркадий Павлович

Ведущая организация:

ФГУП Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им. Д.В.Ефремова

Защита состоится "15_" марта 2004 г. в 14-30 часов на заседании диссертационного совета Д-212.130.01 в МИФИ по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, д.31, конференц-зал, тел. 323-91-67

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ.

Просимлпринять участие в работе диссертационного совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

И.С.Щедрин

2004-4 27931

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Стремительный рост интереса к использованию пучков ускоренных ионов в самых различных отраслях хозяйства, новых наукоемких технологиях, медицине, экологии и т.д. ставит перед разработчиками ускорителей все новые, порой весьма специфические проблемы. Особое место занимает разработка ускорителей прикладного назначения, предназначенных для ускорения ионов различных химических элементов вплоть до самых тяжелых.

Под линейным резонансным ускорителем прикладного назначения будем понимать компактную, экономичную, надежную и простую в эксплуатации высокочастотную (ВЧ) электрофизическую установку для генерации и ускорения пучка, параметры которой определяются потребителем в тесном взаимодействии с разработчиком-исполнителем, опирающимся на передовые технические и технологические достижения физики и техники ускорителей.

Научный интерес к исследованиям в области создания ускоряюще-фокуси-рующих систем для таких ускорителей объясняется тем, что при их разработке приходится учитывать ряд специфических требований, которые не всегда принимаются во внимание при разработке уникальных ускорителей для научных исследований, где в первую очередь идет борьба за уникальные параметры ускоренного пучка - тока, энергии, эмитанса, яркости. Требования к ускорителям • прикладного назначения, как правило, определяются конкретным заказчиком, исходящими имеющихся производственных площадей, экономической целесообразности создания комплекса, допустимого расхода электроэнергии, условий эксплуатации силами местного персонала, максимальной безопасности и надежности работы ускорителя. Поэтому при разработке ускорителей прикладного назначения особое внимание уделяется поиску оптимального соотношения между производительностью получения продукции при помощи ускорителей и затратами на их создание и эксплуатацию. Кроме того, сегодня на первый план все чаще выходят проблемы обеспечения устойчивой экологической ситуации в

воздухе, воде, космосе.

При проведении научных программ в ИТЭФ возникла необходимость перевода всего ускорительного комплекса ИТЭФ и, в первую очередь, ускорителя-инжектора И-2 протонного синхротрона в режим ускорения ионов гелия. Задачу удалось решить путем создания компактной дополнительной ускоряющей секции с фазопеременной фокусировкой (ФПФ) для ускорения однозарядных ионов гелия, которая была установлена в согласующем канале вместо камеры наблюдения за пучком. Использование этой секции в составе инжекционного комплекса И-2 позволило перевести протонный синхротрон в режим ускорения ионов гелия и обеспечить выполнение ряда физических программ с ускоренными ионами гелия.

В конце 1980-х было принято Правительственное решение о создании в г. Дубне промышленного центра по производству трековых мембран (ТМ). Анализ показал, что, несмотря на то, что первые работы по облучению полимеров, а также опытное производство ТМ проводились на основе тяжелых ионов, ускоренных на циклотроне, промышленное производство удобнее осуществлять при помощи линейных резонансных ускорителей. В диссертации изложены вопросы, связанные с разработкой и созданием различных систем, в первую очередь ускоряюще-фокусирующей системы, ускорительного комплекса для промышленного производства ТМ.

В ИТЭФ предложена ядерно-физическая методика регистрации запаздывающего гамма-излучения, приходящего на измерительную аппаратуру, основанная на использовании компактного линейного резонансного ускорителя легких ионов. Методика может быть использована для периодической диагностики элементного состава высокорадиоактивных тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) в реакторах с повышенным сроком кампании, на таможенных комплексах для идентификации делящихся, взрывчатых и наркотических веществ, в проектируемых комплексах для проведения экологического мониторинга и в некоторых других приложениях. Министерство по атомной энергии РФ поручило ИТЭФ разработать и исследовать ускоряюще-фокусирующие системы для линейных резонансных ускорителей, соответствующих требованиям предло-

женной методики. Исследования показали, что одним из наиболее перспективных путей является переход к многоканальным системам.

Цели-работы. К основным целям работ относятся разработка, создание и экспериментальные исследования компактных и надежных ВЧ ускоряюще-фокусирующих систем линейных резонансных ускорителей ионов прикладного назначения, в конструкции которых внесены соответствующие изменения для обеспечения устойчивости продольного и поперечного движения ускоряемого пучка при соблюдении ряда дополнительных требований, предъявляемых потребителями, а также научно-техническое обоснование новых технических и технологических решений, основанных на передовых достижениях в физике пучков и ускорительной технике, внедрение которых вносит существенный вклад в развитие народного хозяйства страны.

Научная новизна. Основные результаты диссертации нашли отражение в 21 изобретении, что в 19 случаях подтверждено авторскими свидетельствами СССР и патентами Российской Федерации, а на 2 изобретения имеются решения о выдачи патентов. Автором предложен, разработан и исследован ряд новых ускоряюще-фокусирующих систем для ионов с различными значениями приведенной массы для работы на различных частотах ускоряющего поля при использовании различных типов фокусирующих элементов. Особое внимание уделено разработке многоканальных ускоряюще-фокусирующих систем формирования и ускорения пучка. Предложены и разработаны различные элементы, которые могут быть использованы на различных этапах ускорения и транспортировки пучка частиц (фокусирующие решеточные электроды, перезарядные камеры, устройства круговой развертки пучка и т.д.). Представлены результаты экспериментов по использованию на действующем оборудовании инжектора И-2 протонного синхротрона ИТЭФ разработанных и созданных автором ускоряющих структур с приведенной массой т* = 2 и т*=4 для ускорения ионов гелия. Приведены результаты расчетно-теоретической разработки элементов ускоряющего комплекса для промышленного производства трековых мембран, а также экспериментальные результаты испытаний созданного

прототипа предобдирочной секции для 4-зарядных ионов вольфрама на энергию 310 кэВ/нуклон. Сформулированы требования к ускорителю для неразру-шающего контроля радиоактивных ТВЭЛов и дистанционной идентификации делящихся и других материалов. Проведены расчетно-теоретические исследования вопросов устойчивости движения пучка протонов в отдельном канале новой многоканальной реализации ВЧ фокусировки - решеточной фокусировки, предназначенной для расширения энергетического диапазона использования многоканальных систем с фокусировкой пучка электрическим полем. Основные результаты и положения, выносимые на защиту;

• Обоснование конструктивной простоты, компактности и надежности эксплуатации ВЧ ускоряющих структур линейных ускорителей ионов прикладного назначения на основе резонаторных и вибраторных систем обеспечивается за счет использования в них каналов с фазопеременной фокусировкой.

• Научно-техническое обоснование схемы расширения набора ускоряемых ионов на инжекционном комплексе И-2 протонного синхротрона при минимальном изменении штатной схемы ускорителя-инжектора и минимальном времени перехода от режима ускорения протонов к режиму ускорения ионов.

• Результаты разработки, создания и испытаний в составе штатного оборудования ускорителя И-2 компактных ускоряющих секций с ФПФ на энергию 1,5 МэВ/нуклон для ионов с приведенной массой т*=2 и т*=4. В ускоряющей структуре для ионов с ш*=4 достигнут рекордный для ВЧ ускорителей ионов средний темп набора энергии 7,5 МэВ/м, что позволило провести комплекс физических исследований на протонном синхротроне ИТЭФ с ускоренными ионами гелия.

• Результаты разработки, создания и испытаний ускоряюще-фокусирующей системы экспериментального ускорителя ионов с ФПФ для ионов с приведенной массой ш*=46 на энергию 310 кэВ/нуклон, на котором ускорены ионы вольфрама и молибдена и произведены эксперименты по выбору оптимального режима облучения полимерных пленок толщиной 10 микрон.

• Научно-техническое обоснование выбора структурной схемы, параметров и режимов эксплуатации резонансного ускорителя тяжелых ионов на энергию 1,7 МэВ/нуклон для использования в технологическом ускорительном комплексе для промышленного производства трековых мембран на приборном заводе "Тензор" с учетом специфики эксплуатации комплекса в заводских условиях.

• Результаты разработки ускоряюще-фокусирующей системы компактного короткоимпульсного ВЧ ускорителя легких ионов для отработки методики дистанционной идентификации делящихся веществ с использованием ядерно-физической измерительной аппаратуры, регистрирующей запаздывающие гамма кванты.

• Результаты исследования компактных многоканальных резонансных ускоряющих структур с фокусировкой ВЧ полем для решения научно-технических и технологических проблем, возникающих при проектировании ускорителей прикладного назначения с малой угловой расходимостью интенсивного ускоренного пучка ионов на выходе ускорителя.

• Результаты разработки, создания и испытания 19-канального экспериментального ускорителя протонов с ФПФ на энергию 0,53 МэВ с суммарным током ускоренного пучка 42 мА.

• Конструкция многоапертурного фокусирующего элемента - пространственной фокусирующей решетки и результаты теоретических исследований особенностей фокусировки пространственными решетками при их использовании в высокочастотных ускоряюще-фокусирующих системах прикладных линейных ускорителей с числом каналов более 100.

• Результаты экспериментальных исследований различных вариантов ускоряющих структур на основе многокамерных Н-резонаторов и резонаторов на основе 1/4- и 1/2-волновых вибраторных систем для реализации принципа ВЧ деления потенциала в системах с решеточной фокусировкой прикладных ВЧ линейных ускорителей легких ионов с числом каналов более 100.

Практическая ценность работ состоит в том, что большинство изобретений оформлено и реализовано при выполнении прямых заданий руководства ИТЭФ (работы по переводу протонного инжектора И-2 в режим ускорения ионов, разработка подходов к созданию ускоряюще-фокусирующих систем для ускорения сверхтяжелых ионов), а также при выполнении договорных работ с внешними заказчиками (Минатом РФ, НИИЭФА им. Д.В.Ефремова, приборный завод «Тензор», НИИ вакуумной техники им. С.А.Векшинского, ОКБ "Горизонт" и др.). Несколько технических решений, относящихся к комбинации ускорителей и подкритических размножающих сборок, могут быть использованы при решении проблем энергетики, медицины, экологии.

Достоверность полученных результатов подтверждается запуском и экспериментальными исследованиями на вновь созданных ускоряюще-фокусирую-щих системах, работающих на разных частотах ускорения:

• в виде Н-резонаторов с трубками дрейфа с ФПФ, конструктивно оформленных в виде компактных секций на энергию 1,5 МэВ/нуклон для ускорения ионов с т* = 2 и т =4;

• экспериментальном ускорителе ионов с т*< 46 на энергию 310 кэВ/нуклон, на котором проведены эксперименты по выбору режимов облучения полимерных пленок при их облучении ионами вольфрама и молибдена;

• экспериментальном 19-канальном ускорителе протонов на энергию 0,53 МэВ, на котором полученный суммарный ускоренный ток по всем каналам 42 мА;

• экспериментальном 180-канальном ускорителе протонов с фокусировкой пространственными решетками.

Во всех случаях результаты расчетно-теоретических исследований находились в хорошем соответствии с полученными в экспериментах результатами.

Апробация результатов. Основные результаты работ по теме диссертации обсуждались на 13 Международной конференции по ускорителям заряженных частиц (1987), Европейских конференциях по ускорителям ЕРАС (1988,1990,

1994, 2000), Международных конференциях по линейным ускорителям LINAC (1988, 1994, 1998, 2002), Национальных конференциях США по ускорителям (1993, 1995, 1999), Европейских конференциях по применению ускорителей в науке и технике ECAART (1997, 1999), Международном семинаре по применению ускорителей в промышленности и медицине (2001), Международном семинаре по использованию ускорителей для трансмутации ядерных отходов (1994), Международном симпозиуме по проблемам боронейтронозахватной терапии ^N0^ (1996) и Международном семинаре по применению ускорителей для BNCT (1994), Российских конференциях по ускорителям в (1992, 1996, 1998, 2002) и Всесоюзных семинарах по ускорителям (1979, 1981, 1987, 1989, 1997), Научно-технической конференции по ионно-лучевой оптике, оборудованию и технологии ионной имплантации (1991), Научных сессиях МИФИ (20012003).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 48 научных работ, 21 изобретение, 19 из которых оформлены авторскими свидетельствами и патентами, и 8 научных отчетов, приравненных к публикации и имеющих номер государственной регистрации.

Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на 253 страницах, включая 130 рисунков, 27 таблиц, диссертация состоит из оглавления, введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников из 171 наименования на 25 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено состояние проблемы, корни ее возникновения, подчеркнута актуальность выбранного направления исследований, сформулированы задачи, решаемые в диссертации, цель работы и выносимые на защиту положения.

В первой главе "Возможности расширения диапазона ускоряемых ионов на действующих ускорителях" приведены результаты исследования возможности перевода протонного инжектора И-2 синхротрона ИТЭФ в режим ускорения ионов гелия.

Особенности 1-го штатного резонатора (А1) ускорителя И-2 не позволяют воспользоваться известным способом расширения диапазона ускоряемых ионов путем использования режима кратного дрейфа. Возможности, связанные с использованием ускоряющего резонатора с пространственно-однородной квадру-польной фокусировкой (ПОКФ) на энергию 6 МэВ/ядро (1,5 МэВ/нуклон), несмотря на свою привлекательность, также оказались неприемлемы для практической реализации. Дело в том, что использование секции с ПОКФ, размещенной параллельно штатному каналу, потребовало бы длительной остановки комплекса на реконструкцию в связи с необходимостью резать опорную балку ускорителя для размещения поворотного магнита. Поэтому была рассмотрена возможность предварительного ускорения ионов гелия путем размещения дополнительной ускоряющей секции в согласующем канале между форинжекто-ром и штатными резонаторами ускорителя И-2. Анализ показал, что имеется возможность изъять из канала транспортировки станцию наблюдения за пучком (СНП) и Н^е месте установить дополнительную ускоряющую секцию с ФПФ для работы на штатной частоте ускорения 148,5 МГц. На этом участке длиной около 0,5 м ионы должны быть ускорены до энергии 1,5 МэВ/нуклон. Если для ускорения ионов использовать работающий высоковольтный инжектор с напряжением на ускорительной трубке 700 кВ, то для перезахвата и ускорения ионов с т* = 2 во втором резонаторе Альвареца (А2) они должны получить в дополнительном резонаторе на длине 0,5 м прирост напряжения 2,3 МВ. В условиях недостаточных сведений о параметрах пучка на входе в дополнительную ускоряющую секцию при ее размещении на месте СНП в согласующем канале было решено создать компактную экспериментальную секцию с АФПФ длиной 0,5 м, рассчитанную на ускорение ионов с приведенной массой т*=2. Предполагаемое местонахождение этой секции до банчера ускорителя И-2 заранее ограничивало получение высокого значения продольного захвата пучка в условиях необходимости обеспечения высокого темпа ускорения величиной 10-15% от инжектируемого пучка. Кроме того, в условиях работы согласующего канала ускорителя И-2 кроссовер пучка приходится на вход резонатора А1. Согласно

предварительным расчетам и экспериментальным данным, полученным на протонном пучке, предполагалось, что на входе в секцию пучок будет иметь диаметр около 50 мм и угол сходимости Поскольку радиус апертуры канала в секции с АФПФ был выбран равным 8 мм, то в предположении равномерного распределения плотности тока ионов по сечению пучка для повышения захвата пучка, приходящего от инжектора с длиннофокусной оптикой, было решено выполнить трубки дрейфа 7-апертурными.

Была разработана, создана и экспериментально исследована секция с ФПФ, фотография конструкции которой приведена на рис.1, слева. Ускоряющая структура размещена в вакуумном кожухе диаметром 0,4 м и длиной 0,45 м. Основу конструкции представляет сварной корпус прямоугольной формы в виде короба с наклонным днищем, который крепится к вакуумному кожуху при помощи двух медных стержней. Экспериментальные исследования секции проводились на однозарядных ионах молекулярного водорода, которые составляют 10-15% от Полного пучка ионов водорода, при использовании только центральной апертуры. Пучок вводился импульсами длительностью ~ 10 мкс. При выключенном ВЧ питании резонатора А2 и при установке соответствующих градиентов фокусирующих магнитных полей в линзах обоих штатных резонаторов А1 и А2 на выходе ускорителя И-2 был зарегистрирован ускоренный ток ионов Нг* до 0,6 мА с энергией 1,5 МэВ/нуклон, что хорошо соответствовало расчетам. Эксперименты по работе с ионами Не4 показали, что 60-90% инжектируемого пучка составляет однозарядная компонента. Для перевода ускорителя И-2 в режим ускорения ионов Не4 исходная схема ускорения была изменена с тем, чтобы работать с однозарядной компонентой при условии перезарядки пучка после дополнительной секции при энергии 1,5 МэВ/нуклон. Поэтому была разработана и испытана другая ускоряющая секция с ФПФ для ионов с т* = 4 на энергию 1,5 МэВ/нуклон для работы на той же частоте 148,5 МГц. Фотография ее конструкции приведена на рис.1,справа.

Рис.1. Ускоряющие секции на энергию 1,5 МэВ/нуклон для ускорения ионов с приведенной массой

Корпус резонатора для ионов = 4 имеет прямоугольное сечение, а со стороны входа симметрично относительно боковых стенок к днищу присоединена центральная стенка. Закрепление на ней первых нескольких трубок дрейфа обеспечивает заданное нарастающее распределение напряженности ВЧ электрического поля, необходимое для согласования инжектируемого пучка с ВЧ каналом ускорения. Опыт работы с такими резонаторами показал, что для их настройки не требуется проводить предварительного математического моделирования и макетирования, так как эти процедуры заменяются подборкой взаимного расположения пластин корпуса в процессе ВЧ настройки структуры. При испытаниях электрической прочности ускоряющего резонатора с ФПФ на тренировочном стенде в резонатор устойчиво вводилась ВЧ мощность, при которой уровень ВЧ ускоряющего поля в зазорах на 25-30% превышал номинальный. Это позволяет рассчитывать на возможность повышения темпа набора энергии при указанной рабочей частоте до 9-10 МэВ/м. При рабочих уровнях напряженности в секции с ФПФ при ускорении однозарядных ионов гелия достипгут темп набора энергии 7,5 МэВ/м.

Оптимизация режимов всех узлов ускорителя производилась по ускоренному пучку, который измерялся в токоприемнике, расположенном на расстоянии 13 м от выхода резонатора А2. Введение перезарядной мишени и включение резонатора А2 позволило ускорить ионы до энергии 6 МэВ/нуклон при токе около 1 мА> В результате дальнейших работ по стабилизации параметров резонатора с ФПФ удалось довести ускоренный ток ионов гелия в секции до 5-10 мА. В результате проведенных работ решена проблема инжекции ионов в синхротрон ИТЭФ У-10, интенсивность частиц в ионопроводе которого составила Ю10 ионов за импульс. .

Проведены рас четно-теоретические исследования возможности ускорения ионов с = 8 - 20 на ускорителе И-2 по той же схеме с использованием дополнительных участков ускорения и промежуточных этапов перезарядки. Показано, что при увеличении пространства для установки дополнительного участка резонатора цпя обеспечения прироста энергии однозарядных ионов кислорода (т*=16) 2,1 МэВ на длине 0,3 м и введении дополнительной перезарядки на углеродной мишени при энергии 175 кэВ/нуклон можно воспользоваться уже разработанной секцией для ионов с =4 для ускорения ионов кислорода до энергии 1,5 МэВ/нуклон. Показано также, что имеются и другие возможности ускорения ионов с приведенной массой < 20 при использовании дополнительных секций с ФПФ. Они сводятся к определению оптимального места расположения перезарядных мишеней на промежуточном этапе ускорения в этих секциях. В частности, если удастся обеспечить темп ускорения 10 МэВ/м, то обдирку ионов неона можно .провести, к примеру, при энергии 350 кэВ/нуклон, обеспечив на первых 700-750 мм прирост энергии 7 МэВ. Приведена оригинальная схема построения ускорителя ионов с различными значениями приведенной массы, где время перехода от ускорения одного сорта ионов к другому может быть сведено к минимуму. Разработана и испытана секция для ионов с в конструкции которой предусмотрен механизм для перемещения резонатора в поперечном направлении на 60-70 мм, что достаточно для полного выведения многоапертурных трубок дрейфа с оси ускорения.

Во второй главе "Разработка узлов ускорительного комплекса тяжелых ионов для промышленного производства трековых мембран" приведены результаты разработки структурной схемы и создания элементной базы ускорительного комплекса ионов вольфрама на энергию 1,7 МэВ/нуклон.

Ускоренные пучки тяжёлых ионов создали новое направление в разработке технологических процессов, среди которых особое место заняло использование пучков тяжелых ионов для производства уникальных фильтров (трековых мембран). Одна из основных трудностей возникла в связи с тем, что при облучении пленки пучками тяжелых ионов, полученными, например, с помощью циклотронов, вступают в противоречие два фактора. С одной стороны, требуются фильтры с высокой пористостью (> 20%). С другой стороны, при облучении ускоренными пучками даже при сравнительно невысокой пористости (~6-7%) происходит образование множественных (сдвоенных, строенных и т.д.) пор, пропускающих частицы с характерными размерами, превышающими размеры одиночной поры, что существенно снижает качество фильтров. При импульсной работе ускорителя можно осуществить кадровую засветку пленки под разными углами, а малая расходимость тяжелых ионов позволяет регулировать угловое распределение осей пор при облучении пленки. Использование ВЧ линейного ускорителя совместно с облучательной установкой, в которой облучение пленки производится малоинтенсивными импульсами под разными углами по отношению к нормали, позволяет существенно уменьшить число множественных пор за импульс при высокой результирующей пористости. В качестве рабочих ионов выбраны ионы вольфрама, которое позволяют обеспечить малую дисперсию размеров пор, что особенно важно при производстве пор с диаметрами менее 0,15 мкм. Выбор выходной энергии ускорителя 1,7 МэВ/нуклон обусловлен необходимостью использования пленки толщиной не менее 20-30 мкм, которая сохраняет свою механическую прочность при пористости на уровне 20-25%. Для обеспечения годового производства пленки из по-

лиэтилентерефталата (ПЭТФ) средняя интенсивность ускоренных ионов W со-

ставляет 8-101' част/с. При выбранной частоте повторения импульсов 25 Гц это соответствует интенсивности пучка б-Ю^ионов/имп.

Создание элементной базы ускорительного комплекса опиралось на возможности размещения и эксплуатации комплекса в условиях производства на неспециализированном в отношении работы с ускорительными установками участке персоналом приборного завода "Тензор", где предполагалось организовать промышленное изготовление ТМ. Длина комплекса 30 м определена имеющимися в наличии помещениями на заводе. По требованию заказчика необходимо было ограничить потребляемую мощность питания от сети 300 кВт, а также по условиям эксплуатации ограничить напряжение инжекции величиной 35 кВ.

Структурная схема ускорителя тяжелых ионов на энергию 1,7 МэВ/нуклон для промышленного производства трековых мембран приведена на рис 2.

Рис.2. Структурная схема промышленного ускорителя для производства ТМ Импульсный пучок 4-зарядных ионов вольфрама, сформированный в ва-куумно-дуговом источнике типа MEWA, ускоряется электростатическим полем инжектора до 0,7 кэВ/нуклон и формируется электростатическими линзами перед входом в ВЧ ускоритель. Согласование пучка с ВЧ каналом, группировка и предварительное ускорение до 27 кэВ/нуклон производятся в секции с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ) длиной 3 м. Основное ускорение до конечной энергии 1,7 МэВ/нуклон осуществляется в двух секциях с фазопеременной фокуси-

ровкой (ФПФ), каждая из которых имеет длину 6м. Промежуточная перезарядка пучка до равновесной зарядности +16 осуществляется на газовой обдирочной мишени, которая установлена между секциями с ФПФ, при энергии 418 кэВ/нуклон. Секция с и предобдирочная секция с ФПФ возбуждаются в импульсном режиме на промышленной частоте 40,7 МГц (максимальная длина ВЧ импульса составляет 400 мкс, частота повторения импульсов 25 Гц). Перезаряженный пучок ускоряется на удвоенной частоте 81,4 МГц. Для обеспечения облучения широкой (до 400 мм) равномерно движущейся полимерной пленки на выходе ускоряющего канала предусмотрены многополюсные линзы с последующим пространством дрейфа на суммарной длине 8 м.

На рис.3 приведена фотография ускоряющей секции с ПОКФ, установленная в вакуумном кожухе и подготовленная к испытаниям.

Рис.3. Секция с ПОКФ для ускорения ионов W на частоте 40,7 МГц Основной элемент конструкции резонатора представляет 4-электродную модулированную линию с полюсными наконечниками из нержавеющей стали, закрепленными на медных опорах-ложементах. Ложементы закреплены на обечайке резонатора при помощи керамических изоляторов, которые используются, благодаря сравнительно малым рабочим напряжениям (~30 кВ), подаваемых на электроды линии. Использование изоляторов позволяет значительно сократить поперечные размеры ВЧ структуры без существенного изменения параметров. Изоляторы закреплены на каркасе резонатора. Для обеспечения рабочей частоты ВЧ полей между электро-

дами модулированной линии и обечайкой резонатора установлены резонансные спирали, которые присоединены одним концом к корпусу резонатора, а другим - к опорам-ложементам. Электрические полукольца соединяют противолежащие электроды 4-проводной линии для снижения чувствительности к конструктивным отклонениям с целью стабилизации рабочей ВЧ моды. Охлаждение конструкции обеспечивается дистиллированной водой, которая проходит через отверстия в спиралях и электродах 4-проводной линии. Конструкция секции с ЯБр содержит 4 ячейки, размещенные внутри общего экрана диаметром 700 мм и длиной 3 м. Автономные вакуумные испытания на одной ячейке секции с ПОКФ продемонстрировали необходимую электрическую прочность керамических изоляторов на частоте 40,7 МГц. В течение недельных испытаний достигнуты устойчивые режимы работы при частоте повторения 25 Гц и длительности ВЧ импульсов до 400 мкс. Энергия ионов W и параметры пучка на выходе из секции с ПОКФ при энергии 27 кэВ/нуклон таковы, что дальнейшее ускорение ионов целесообразно вести в резонаторе с ФПФ на той же частоте ускорения 40,67 МГц.

Поскольку размеры Н-резонаторов на таких частотах оказываются громоздкими, рассмотрены возможности использования конструкций на основе вибраторных ускоряющих систем типа двухпроводных линий с трубками дрейфа. Анализ ускоряющих структур со свернутыми вибраторами в сочетании с уско-ряюще-фокусирующим каналом с ФПФ показал, что за компактность конструкции таких систем приходится платить снижением шунтового сопротивления на 30-40% по сравнению с вариантами структур, выполненных на основе двухпроводных линий. Работы по оптимизации параметров канала с ФПФ показали возможность повышения суммарного захвата пучка тяжелых ионов на 20-30% по сравнению с исходным вариантом за счет изменения параметра асимметрии по мере ускорения частиц.

ускорение 4-зарядных ионов вольфрама от энергии 1,9 кэВ/нуклон до 310 кэВ/нуклон.

Рис.4. Ускоряющая структура для тяжелых ионов на частоте 18,7 МГц

Напряженность ускоряющего поля изменялась от 4 МВ/м на входе до 10,2 МВ/м на первых 1,5 м структуры и далее поддерживалась постоянной. Ускоряющая структура общей длиной 5,5 м содержит 48 ускоряющих зазоров. Для обеспечения заданного распределения продольной составляющей электрического поля на входе структуры использованы ВЧ делители потенциала. Настройка ВЧ полей осуществлялась также подбором длин шлейфов и путем проточки внешнего диаметра трубок дрейфа для получения заданного закона изменения напряженности электрического поля вдоль зазоров. В этом процессе пришлось столкнуться с тем, что на некоторых участках ускоряющей структуры не удавалось получить заданного распределения поля: возникали провалы поля из-за принципиально неустранимого уменьшения потенциала на участках вблизи подключения шлейфов. Произведенные дополнительные расчеты для уточнения длин трубок дрейфа и зазоров позволили усхранигь указанные спады в распределении продольной составляющей напряженности ВЧ поля. Фотография конструкции ускоряющей структуры со стороны выхода пучка приведена на рис.4. В качестве ускоряющей структуры использована резонансная система, содержащая 48 трубок дрейфа, поочередно

закрепленных на электродах двухпроводной линии в виде медных труб. Оба электрода двухпроводной линии закреплены на обечайке вакуумного кожуха при помощи двух вертикальных резонансных опор-шлейфов.

В процессе экспериментов изучались особенности работы всех систем ускорителя, в первую очередь инжекционной и ВЧ питания, при работе с разными ионами. При соответствующем изменении параметров ускорителя (энергия инжекции, рабочий материал источника и уровень ВЧ мощности) были также ускорены 5-зарядные ионы вольфрама (т'=36,8), 3-зарядные ионы молибдена (т,=г32) и 4-зарядные ионы м о л и б д ^т'аЖм пульсный расход мощности ВЧ питания изменялся в диапазоне от 0,7 МВт до 2 МВт.

Система ВЧ питания на частоте 18,7 МГц обеспечивала импульсы дли-тельностькГ200 мкс при пиковой мощности до 2,5 МВт. В результате экспериментов удалось получить ускоренный пучок 4-зарядных ионов вольфрама с энергией 310 кэВ/нуклон.

Рис.5. Фотографии полимерной пленки толщиной 10 мкм после облучения ускоренными ионами вольфрама (интенсивность ионов в импульсе Ю7 - слева, интенсивность ионов в импульсе

Проведены эксперименты по облучению полимерных пленок из ПЭТФ толщиной 10 мкм при указанной энергии. Интенсивность пучка ускоренных ионов изменялась в диапазоне от ч/имп. Типичные фотографии,

полученные после облучения и последующей химической обработки пленки

на заводе «Тензор», приведены на рис.5. Видно, что направой фотографии велик процент сдвоенных и строенных пор, что снижает качество мембраны. Данные фотографии показывают, что существует оптимальные значения интенсивности для однократной засветки мишени.

Работы, проведенные на экспериментальном ускорителе ионов W, показали практическую возможность создания предобдирочной ускоряющей секции с ФПФ для промышленного ускорителя для производства трековых мембран. Предобдирочная секция предназначена для импульсного ускорения пучка 4-зарядных ионов вольфрама от 27 кэВ/нуклон до 418 кэВ/нуклон при работе на частоте ускоряющего поля 40,7 МГц. За основу снова взята ускоряющая структура типа Слоуна-Лоуренса в виде двухпроводной линии с трубками дрейфа, размещенными поочередно на продольных опорах (рис.6). В отличие от экспериментального ускорителя резонатор предобдирочной секции установлен внутри медной обечайки, размещенной внутри вакуумно-плотного кожуха диаметром 1,2 м и длиной 6 м. Сравнительно невысокая максимальная напряженность электрического поля в зазорах 10 МВ/м выбрана из условия эксплуатационной надежности. Секция содержит 84 трубки дрейфа с внешним диаметром от 35 мм до 70 мм и диаметром апертуры 10 мм.

Рис.6. Общий вид полномасштабного макета предобдирочной секции с ФПФ Сравнительно малый допустимый разброс по импульсам позволяет рассматривать канал с ФПФ как узкополосный фильтр, который предотвращает в значительной степени паразитную компоненту пучка, движущуюся к выходу. Это позволяет улучшить однородность облучения мишени. С

другой стороны, сравнительно малая интенсивность пучка в одиночном импульсе желательна для облегчения статистической проблемы снижения содержания паразитных множественных пор. Численные расчеты динамики пучка для различных изотопов вольфрама показали довольно высокую чувствительность канала с ФПФ к их массовому составу.

Для повышения заряда ускоряемых ионов вольфрама при энергии 0,42 МэВ/нуклон предусмотрена газовая обдирочная мишень для обеспечения надежности и долговечности работы промышленного ускорителя. Расчетное значение равновесной зарядности ионов вольфрама после обдирочной мишени равно +16 (для 20% ионов подвергшихся перезарядке). Обдирочная камера установлена между предобдирочной и послеобдироч-ной секциями и имеет длину 700 мм и диаметр 400 мм. Рабочее давление на участке перезарядки составляет 13,3 Па. Для вакуумной развязки обдирочной камеры от высоковакуумных объемов ускоряющих резонаторов используется двухступенчатая дифференциальная откачка. Для повышения эффективности откачки и упрощении технических средств, предложена оригинальная система перезарядки пучка с использованием вращающегося вокруг трубки, наполняемой газом для перезарядки, перфорированного кольца. Это позволяет существенно снизить газовые потоки в резонаторные объемы ускорителя, появляется возможность избавиться от промежуточных вакуумных объемов, сократить длину узла перезарядки и упростить средства откачки.

Особый интерес вызывает проблема формирования однородного поля облучения поверхности полимерной пленки шириной 400 мм. Эта пленка перемещается в поперечном по отношению к пучку направлении с постоянной скоростью 0,5 м/с. Поскольку на выходе ускорителя пучок ионов W имеет диаметр 20-30 мм и существенно неоднороден по сечению, имеется проблема расширения пучка и выравнивания его плотности на поверхности пленки. Неоднородность облучения отдельных участков поверхности мишени вызвана тем, что ускоренный пучок имеет на выходе ускорителя неоднородное распределение частиц по радиусу и углам. Поэтому интенсив-

ность облучения площади мишени в центральной части существенно выше, чем на периферии. Проведены расчетно-теоретические работы по выравниванию плотности пучка при помощи нелинейной модуляции поперечных скоростей тяжелых ионов в канале транспортировки за счет использования мультипольных линз. Способ основан на том, чтобы в процессе дрейфа пучка периферийные частицы стягивались к его центру, а функция распределения плотности выравнивалась. В предположении, что пучок ионов вольфрама имеет на выходе ускорителя гауссово распределение плотности по сечению, на длине канала транспортировки удалось добиться удовлетворительного выравнивания функции плотности приблизительно для 80% пучка с точностью 10%. Дальнейшего повышения однородности облучения можно достичь при использовании коллимации широкого пучка непосредственно перед облучаемой мишенью. Другим путем повышения однородности облучения является использование в канале транспортировки додекапольных линз. В процессе исследования была рассмотрена оригинальная система развертки пучка с использованием электромагнитного поля с гармонической зависимостью от времени. Теоретически был рассмотрен пучок, который описывает круг на мишени. Для равномерного облучения протяженной мишени радиус траектории пучка изменялся таким образом, чтобы"увеличение площади облучаемой пучком за один оборот оставалось постоянным. После N оборотов (в течение периода облучения) радиус пучка достигает максимальной величины, равной радиусу мишени. Показано, что для требуемой однородности облучения число оборотов пучка, должно быть велико, а нарастание радиуса пучка на каждом обороте должно быть меньше, чем поперечный размер пучка.

В третьей главе "Многоканальные ускоряюще-фокусирующие системы для ВЧ ускорителей ионов прикладного назначения" приведены результаты разработки экспериментальных многоканальных ускоряюще-фокусирующих систем для использования в системах диагностики по методикам неразрушающего

контроля радиоактивных ТВЭЛов, а также для дистанционной идентификации делящихся и других веществ на объектах при помощи использования пучков ускоренных дейтронов совместно с ядерно-физической измерительной аппаратурой. В ИТЭФ предложено использовать для этого источник наносекундных импульсов нейтронов на основе ускорителя легких ионов (протонов или дейтронов) и комплекс ядерно-физической измерительной аппаратуры. По характеру измеренных нейтронных и гамма спектров, полученных при облучении испытуемого ТВЭЛа быстрыми нейтронами, может быть установлен его спектральный состав. В ИТЭФ предложена методика дистанционного определения делящихся и других веществ при использовании запаздывающих у-квантов, возникающих в объектах при их облучении пучками ускоренных дейтронов. В этом методе используется последовательность зондирующих импульсов нано-секундной длительности, следующих с большой частотой повторения. Работоспособность методики была подтверждена в результате экспериментов на электронном ускорителе "Факел" Курчатовского института.

Для обеспечения требуемой интенсивности ускоренного пучка с малой угловой расходимостью одним из наиболее эффективных способов представляется переход к одновременному ускорению множества пучков в единой резонансной системе. Для отработки режимов многоканального ускорения пучков в единой ускоряющей структуре был разработан и создан экспериментальный 19-канальный ускоритель протонов на энергию 0,53 МэВ (рис.7,слева). В состав ускоряюще-фокусирующей системы входит согласующий канал, группирова-тель пучка на основе 1/4-волнового вибратора и многоканальная ускоряющая система (МУС) на основе 1/4-волновых вибраторов серповидной формы. В конструкции вибраторов предусмотрена возможность изменения в процессе настройки мест крепления на них держателей потенциальных трубок дрейфа без нарушения соосности трубок дрейфа. Для обеспечения синфазных колебаний пар вибраторов, каждая пара кондуктивно объединялась при помощи электрических связок, что приводило к стабилизации частоты и рабочего вида колебаний. После настройки 19-канальной структуры на заданное распределение на-

пряженности ВЧ поля по центральному каналу было проведено экспериментальное сопоставление распределений напряженности электрического поля вдоль осей центрального и периферийных каналов. Оптимальный уровень энергии инжекции протонов соответствовал напряжению, подаваемому на инжектор 58 кВ. Рабочий уровень напряженности ВЧ поля соответствовал уровню мощности около 450 кВт. При токе пучка на входе 180 мЛ суммарный ускоренный ток по всем 19 каналам составил 42 мА. Работы по ускорению протонов в 19-канальной экспериментальной структуре показали возможность повышения величины ускоренного тока за счет одновременного ускорения нескольких пучков в единой ускоряющей структуре с ФПФ. Эти результаты легли в основу разработки ускоряюще-фокусирующей системы для дейтронов на энергию 10 МэВ.

Рис.7.19-канальная структура с ФПФ для протонов на энергию 530 кэВ (слева) и макет ускоряющей структуры для дейтронов на энергию 10 МэВ (справа)

Фотография полномасштабного макета ускоряющей структуры с ФПФ на энергию 10 МэВ приведена на рис.7, справа. Расчетное значение энергии ин-жекции было принято равным 75 кэВ, рабочая частота ускорения 148,5 МГц, а диаметр апертуры канала выбран неизменным и равным 6 мм. На длине канала 2 м установлено 42 трубки дрейфа. В данной структуре, выполненной на основе Н резонатора с трубками дрейфа, на начальном участке реализована модуляция

24

амплитуды напряженности ВЧ поля вдоль оси канала. Далее амплитуда поля поддерживается постоянной и равной 17 МВ/м. Для питания секции требуется около 1,5 МВт импульсной ВЧ мощности. Параметры ускоряющего канала выбраны таким образом, чтобы обеспечить близкие (но не равные во избежание резонанса) значения частот поперечных и продольных колебаний. Величина предельного тока в отдельном канале определяется поперечным кулоновским расталкиванием и составляет 20 мА.

В четвертой главе «Многоканальная ускоряющая система с решеточной фокусировкой (РФ) для ускорителей прикладного назначения» приведены результаты исследований новой разновидности ВЧ квадрупольной фокусировки для многоканальных ускоряющих систем, основанной на использовании пространственных фокусирующих решеток, вносимых в ускоряющие зазоры для сохранения жесткости ВЧ электрической фокусировки по мере роста скорости частиц. Эта-система может быть использована в прикладных ВЧ линейных ускорителях, где требуется обеспечить малую расходимость интенсивного ускоренного пучка ионов.

В основу такой системы положено следующее свойство ВЧ ускоряющего поля: на стыках пространства с электрическими полями и пространства, где поля отсутствуют, частицы получают со стороны электрического поля в поперечном направлении фокусирующее либо дефокусирующее воздействие. В ускорителе с трубками дрейфа частица на входе в трубку дрейфа испытывает действие дефокусирующего импульса, а на выходе - фокусирующего. Внутри трубки дрейфа, а также в пределах ускоряющего зазора, ускоряющее поле практически не оказывает действия на частицы в поперечном направлении. Рассмотрена возможность усиления фокусирующего действия ВЧ поля за счет увеличения числа указанных стыков. Это удается при размещении в пределах ускоряющего зазора дополнительных потенциальных электродов. В каждом из электродов прорезано на половину толщины М горизонтальных пазов с одной стороны и N вертикальных пазов с другой так, что апертуры расположены со-

осно. В сечении электродов образуется сетка из M«N прямоугольных апертур с тонкими перегородками между ними, поэтому в такие электроды будут называться пространственными фокусирующими решетками (рис.8, слева). Если расставить решетки вдоль оси друг за другом на некотором расстоянии и разместить их в ускоряющих зазорах, то образуется многоканальная ускоряюще-фокусирующая система. При наличии в этой системе большого числа каналов необходимо обеспечить идентичность ВЧ полей в каждом из каналов. При входе в решетку и при выходе из нее частицы испытывают дефокусирующее и фокусирующее воздействия, которые в случае круглой формы отверстий и при малой толщине электродов практически полностью взаимно компенсируются.

Рис.8. Пространственные фокусирующие решетки (слева), и схематическое изображение канала с решеточной фокусировкой со структурой фокусирующих ударов по обоим направлениям (справа).

В случае рассматриваемых решеток фокусирующее и дефокусирующее действия поля не уничтожаются даже при тонкой решетке, так как на входе в решетку частица испытывает импульс в вертикальном направлении, а при выходе - в горизонтальном. Если в пределах ускоряющего зазора разместить п решеток, то частицы в пределах зазора получат п фокусирующих импульсов в вертикальной плоскости и п дефокусирующих импульсов в горизонтальной плоскости (рис.8,справа). При размещении решеток во всех последующих зазорах частицы также будут испытывать фокусирующее действие по одной из поперечной

осей и дефокусирующее действие - по другой оси. Поворачивая решетки на 90° от зазора к зазору, удается создать последовательность знакопеременных сил, аналогичных силам, действующим при квадрупольной фокусировке.

Проведены расчетно-терретические исследования поперечного движения частиц в системе с решеточной фокусировкой. Аналитические исследования проведены в приближении тонких линз в предположении постоянства продольной скорости частиц в пределах периода фокусировки. Были определены матрицы отдельных участков периода, перемножение.которых позволило определить зависимости С08Л (ц - набег фазы поперечных колебаний на периоде фокусировки) от фазы влета в ВЧ поле (амплитудное значение фокусирующего воздействия электрического поля принято в качестве параметра) для различного числа решеток на периоде фокусировки. Учет конечной толщины решеток приводит к некоторому ослаблению фокусирующего эффекта. Расчеты поперечной устойчивости, проведенные в гладком приближении; справедливом при |л«л, подтвердили основные выводы матричного анализа. В частности, показано, что при размещении в каждом ускоряющем зазоре соответствующего числа решеток удается обеспечить поперечную устойчивость движения для всех частиц независимо от фазы влета а ВЧ ускоряюще-фокусирующее поле.

Условия поперечного захвата ионов в канал с высокочастотной фокусировкой зависят от режима инжекции. Исследования систем с ПОКФ показали, что для повышения захвата частиц на входе ускорителя необходимо обеспечить условия, при которых жесткость фокусировки возрастает по определенному закону от нуля до номинального значепия, соответствующего жесткости регулярной части канала. Конструктивно такое согласующее устройство представляет сходящийся раструб. В случае многоканального ускорителя с решеточной фокусировкой такая конструкция трудновыполнима из-за необходимости размещения большого числа раструбов на малой площади поперечного сечения. Для системы с решеточной фокусировкой закон постепенного увеличения жесткости фокусировки можно реализовать путем равномерной расстановки решеточных электродов при задании на них потенциалов, изменяющихся в пределах согла-

сующего устройства по определенному закону. Показано, что введение многоканального согласующего устройства с линейным изменением градиента фокусирующего поля позволяет повысить коэффициент захвата каждого канала до 70-80% и, тем самым, существенно увеличить интенсивность ускоренного пуч: ка. Для обеспечения заданных начальных условий на входе устройства динамического согласования (радиусов и углов сходимости каждого из отдельных пучков) перед ним следует установить многоканальную фокусирующую линзу с апертурами, число и оси которых совпадают с осями апертур согласующего устройства. В качестве линзы можно использовать однопотенциальную статическую линзу. В каждом из ее электродов имеется МЖ соосных апертур, боковые электроды заземлены и совмещены с корпусом линзы, а на средний электрод подается ВЧ потенциал, величина которого выбирается из условий обеспечения на входе согласующего устройства М^ сходящихся пучков с заданными радиусами и углами сходимости.

В электродинамическом отношении наиболее трудным является обеспечение большого числа узлов продольного электрического поля на периоде ускорения структуры. Для этого приходится размещать в ускоряющих зазорах электроды-решетки, число которых определяется необходимым количеством узлов продольного электрического ВЧ поля. Поскольку диаметр этих электродов принят равным 50-70мм, а расстояния между соседними электродами составляет 1-3 мм, в радиотехническом отношении система таких электродов представляет значительную емкостную нагрузку. Ускоряющая система с решеточной фокусировкой должна быть снабжена соответствующим делителем ВЧ напряжения для обеспечения равномерности распределения ВЧ поля в пределах ускоряющих зазоров, где установлены пространственные решетки. В связи с этим был проведен поиск адекватной ускоряющей структуры для реализации ВЧ деления потенциала с целью, обеспечения соответствующих потенциалов, подаваемых на ускоряюще-фокусирующие элементы. Были рассмотрены варианты ускоряющих структур типа многокамерного Н-резонатора с трубками дрейфа, многокорпусного Н-резонатора с трубками дрейфа и несколько вариантов ус-

коряющих систем, использующих четверть- и полуволновые вибраторы. В наибольшей мере поставленной задаче отвечала ускоряющая структура, выполненная на основе четвертьволновых вибраторов (рис.9), принятая за основу для дальнейших разработок структуры для системы с решеточной фокусировкой.

Рис.9.180-канальная структура с фокусирующими решетками

Для отработки технических решений в диапазоне энергий от 60 кэВ до 530 кэВ разработана 180-канальная секция с решеточной фокусировкой длиной 200 мм для ускорения протонов. Апертура отдельного канала выбрана 2x2 мм, толщина перегородок между каналами 0,5 мм. Расчетное значение предельного тока в отдельном канале составило 0,9 мА. Структура содержит 12 ускоряющих зазоров. Для выделения устойчивой рабочей моды на частоте 148,5 МГц, при которой оба вибратора возбуждаются синфазно, были введены две гальванические связку соединяющие эквипотенциальные точки на вибраторах.

Одной из основных особенностей решеточной фокусировки является то, что размеры апертур системы каналов на порядок меньше размеров апертуры одно-канальных ускорителей. Это приводит к соответствующему ужесточению требований на поперечную юстировку ускоряюще-фокусирующих электродов. Для обеспечения точности юстировки ± 10-20 мкм требуются новые технические решения. Был изменен технологический процесс производства электродов с тем, чтобы изготовленные части этих электродов соединялись разъемным соединением. Предварительно в держатели со штифтами-фиксаторами, расположенными внутри корпуса резонатора, устанавливались заготовки ускоряюще-фокусирую-

щих электродов. На каждую заготовку при помощи оптического визирования поочередно наносятся координатные реперные риски. Затем заготовки электродов вынимаются из держателей, на них по полученным реперным рискам на ко-ординатно-расточном станке изготавливаются отверстия путем выполнения системы параллельных пазов до середины электродов. Затем заготовка поворачивается на 180°, и на ней наносится система параллельных пазов также до середины электродов перпендикулярно пазам с обратной стороны, В результате образуется электрод с системой прямоугольных апертур, выполненных с точностью 10 мкм. После этого полностью изготовленные решетки снова и уже окончательно устанавливаются в держателях и фиксируются штифтом-фиксатором (коническим или цилиндрическим). Штифты позволяют обеспечить повторяемость установки электродов не хуже 10 микрон. Окончательное изготовление рабочих ускоряю-ще-фокусирующих электродов осуществлялось на координатном фрезерном станке с числовым программным управлением. Путем набора заготовок в комплекты, специально ориентируя их путем поворота каждой следующей заготовки на угол 90° по отношению к предыдущей, были получены электроды заданной длины и типа (пространственная решетка или жалюзи). Такое выполнение электродов обеспечило возможность экранировки пучков друг от друга в процессе пролета электродов.

При проводке пучка через структуру без включения ВЧ полей ток пучка на выходе структуры составил 25 мА. При подаче рабочего уровня мощности в ускоряющую структуру суммарное значение ускоренного тока по 49 центральным каналам за фольгой составило 2,5 мА.

Предложен вариант реализации фокусировки пространственными решетками, в котором была сделана попытка снизить расход ВЧ мощности путем замены ВЧ питания части пространственных решеток на их питание от источника постоянного тока. При введении электростатических фокусирующих решеток внутрь трубок дрейфа имеется возможность уменьшить необходимое число высокочастотных фокусирующих решеток, находящихся в ВЧ полях. Это приводит к упрощению конструкции ВЧ делителя потенциала и существенному сни-

жению мощности ВЧ питания ускоряющей структуры с решеточной фокусировкой. Кроме того, сочетание электростатических и ВЧ фокусирующих решеток позволяет управлять жесткостью фокусировки без изменения ВЧ полей.

Общий итог выполненной работы сводится к следующему:

1. Рассмотрены основные задачи и методы их решения при разработке и создании ускоряюще-фокусирующих систем линейных резонансных ускорителей ионов прикладного назначения. Конструктивная простота, компактность и надежность эксплуатации ВЧ ускоряющих структур линейных ускорителей ионов прикладного назначения на основе резонаторных и вибраторных систем обеспечивается за счет использования в них каналов с фазопеременной фокусировкой (ФПФ).

2. Разработаны, созданы и испытаны в составе штатного оборудования ускорителя И-2 компактные ускоряющие секции с ФПФ на энергию 1,5 МэВ/нуклон для ионов с приведенной массой т=2 и т=4. В ускоряющей структуре для ионов с ш=4 достигнут рекордный для ВЧ ускорителей ионов средний темп набора энергии 7,5 МэВ/м.

3. Проведено научно-техническое обоснование схемы расширения набора ускоряемых ионов на инжекционном комплексе И-2 протонного синхротрона при минимальном изменении штатной схемы ускорителя-инжектора и минимальном времени перехода от режима ускорения протонов к режиму ускорения ионов, что позволило провести комплекс физических исследований на протонном синхротроне ИТЭФ с ускоренными ионами гелия.

4. Проведено научно-техническое обоснование выбора структурной схемы, параметров и режимов эксплуатации резонансного ускорителя тяжелых ионов на энергию 1,7 МэВ/нуклон для использования в технологическом ускорительном комплексе для промышленного производства трековых мембран на приборном заводе «Тензор». Предложен ряд новых технических решений по различным узлам ускорителя (ускоряющие резонаторы предобдирочной части, промежуточная перезарядка пучка на газовой мишени, формирование широко-

го поля равномерного облучения полимерной пленки) с учетом специфики эксплуатации комплекса в заводских условиях.

5. Разработана, создана и испытана резонансная ускоряюще-фокусирующая система экспериментального ускорителя тяжелых ионов для ионов с приведенной массой т=46 на энергию 310 кэВ/нуклон, на котором ускорены ионы вольфрама и молибдена и произведены эксперименты по выбору оптимального режима облучения полимерных пленок толщиной 10 микрон.

6. Разработана ускоряюще-фокусирующая • система компактного короткоим-пульсного ВЧ ускорителя дейтронов для отработки методик неразрушающего контроля и дистанционной идентификации делящихся и других веществ с использованием ядерно-физической измерительной аппаратуры, регистрирующей запаздывающие гамма кванты.

7. Исследованы особенности создания компактных многоканальных резонансных ускоряющих структур с фокусировкой ВЧ пслем для решения научно-технических и технологических проблем, возникающих при проектировании ускорителей прикладного назначения с малой угловой расходимостью интенсивного ускоренного пучка ионов на выходе ускорителя.

8. Разработана, создана и испытана 19-канальная ускоряющая структура с ФПФ для экспериментального ускорителя протонов на энергию 0,53 МэВ, в котором ускорены протоны с суммарным током пучка 42 мА.

9. Разработана конструкция многоапертурного фокусирующего элемента -пространственной фокусирующей решетки, отработана технология изготовления, сборки и расстановки фокусирующих решеток в ускоряющей структуре, проведены расчетно-теоретические исследования особенностей фокусировки пространственными решетками (решеточной фокусировки) при их использова-пии в высокочастотных ускоряюще-фокусирующих системах прикладных линейных ускорителей с числом каналов 100 и более.

10. Проведены экспериментальные исследования различных вариантов ускоряющих структур на основе многокамерных Н-резонаторов и резонаторов на основе четверть- и полуволновых вибраторных систем для реализации принци-

па ВЧ деления потенциала в системах с решеточной фокусировкой для прикладных ВЧ линейных ускорителей легких ионов с числом каналов 100 и более.

На основе вышеизложенного данная работа может быть охарактеризована как комплекс научно обоснованных технических и технологических решений в области разработки и создания ускоряюще-фокусирующих систем для линейных резонансных ускорителей прикладного назначения, внедрение которых приводит к существенному вкладу в ускорительную технику.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях.

1. Ф.Г.Гаращенко,... С.В.Плотников,.. Оптимальные режимы ускорения тяжелых ионов в линейном ускорителе с асимметричной фазопеременной фокусировкой. - Журнал технической физики, т.52, в.3,1982, с.460.

2. Н.М.Гаврилов,...С.ВЛлотников,...Ускоряющая система многопучкового ускорителя ионов. - Труды 7 Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Дубна, 1981, т.2, с.37.

3. Г.И.Бацких, Б.И.Бондарев, ..С.В.Плотников,..П.А.Федотов. Основные системы линейного ускорителя-инжектора тяжелых ионов на энергию 16 МэВ/н. -Труды Радиотехнического института АН СССР, №36,М., 1980, с.46.

4. В.С.Артемов,.С.В.Плотников,..Ускорение ионов гелия на линейном протонном ускорителе И-2 до энергии 24 МэВ/ядро. - Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента. Вып.4(35), М.,1987, с.З.

5. В.С.Артемов,...С.В.Плотников,... Ускорение двухзарядных ионов ксенона в первой секции линейного ускорителя для установки инерционного УТС на пучке тяжелых ионов. - Труды 13 международной конференции по ускорителям заряженных частиц. Новосибирск, Наука, 1987, с.237.

6. I.V.Chuvilo,...S.V.Plotnikov,... APF Accelerating Structure for Light and Heavy Ions. -Proc. ofthe 1st European Particle Accelerator Conference,Rome,1988, p.78.

7. I.V.Chuvilo,...S.V.Plotnikov,.. Acceleration of He4 Ions in the APF Structure and the Linac 1-2 for Injection into 10 GeV Synchrotron. - In Proc. ofthe 1988 Linac Conf., CEBAF-Report-89-001, Newport News, 1989, p. 146.

8. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Новые применения фазопеременной фокусировки. - В сб. "Ускорители заряженных частиц и радиационная физика", Ч.З, МИФИ, 1988, с.221.

9. С.В.Плотников. Резонансные ускоряющие' структуры типа прямоугольных Н-резонаторов для ускорителей ионов с фазопеременной фокусировкой. -Приборы и техника эксперимента", №1, М., 1990, с.41.

10.V.V.Kushin, N.A.Nesterov, LCXParshin, S.V.Plotnikov. ITEP Heavy Ion Alternating Phase Focusing Linac. - Proceedings ofthe 1993 Particle Accelerator Conference, ШЕЕ, V.3,1993, p.1798.

П.Ю.К.Батыгин, В.В.Кушин, Н.А.Нестеров, С.В.Плотников. - Выравнивание плотности пучка в канале с нелинейной оптикой. - Труды 13 Совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1993, Т.2, с.26.

12.1.B.Barsukov, I.V.Chuvilo, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Project of the Industrial Heavy Ion Linac for Particle Track Membranes (PTM) Production. - Proceedings ofthe 1994 International Linac Conference, Tsukuba, Japan, 1994, Vol.2, p.740.

13. М.М.Данилов,...С.В.Плотников,... Эксперименты для разработки метода дистанционной идентификации делящихся и других веществ. - Атомная энергия, т.77, вып.6, декабрь 1994, с.424.

14.V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Alternating Phase Focusing (APF) Linacs Developments and their Possible Applications. - Proceedings of the 4th European Particle Accelerator Conference, World Scientific, London, 1994, Vol.3, p.2661.

15. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Особенности фокусировки тяжелых ионов в линейном ускорителе. - Труды Радиотехнического института АН СССР, №36, М., 1980, с.61.

16. Y.K.Batygin, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Circular Beam Scanning of Large Targets. - Proceedings of the 4th European Particle Accelerator Conference, World Scientific, London, 1994, Vol.3, p.2435.

17. I.V.Chuvilo,.. S.V.Plotnikov, O.V.Shvedov. A Concept of BNCT Facility Based on Deuteron Linac Combined with Subcritical Multiplying Assembly. - Proc. of

the 1th International Workshop on Accelerator-Based Neutron Sources for Boron Neutron Capture Therapy, Jackson, WY, USA, 1994, Vol.2, p.401.

18. Y.K. Batygin, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Uniform target irradiation by circular beam sweeping. - Nucl. Instr. & Meth. in Phys. Res., A 363 (1995) p. 128.

19. V.Kushin,...S.Plotnikov,... Details ofthe Initial Part of the Tungsten Ion Linac for Particle track Membranes Production. - Proc. ofthe 1995 Particle Accelerator Conference, Dallas, USA, IEEE, V.I, 1995, p.140.

20. V.Kushin, E.Otroschenko, S.Plotnikov, B.Sychov. - Space distributions of the neutron dose field in a boron-loaded tissue-equivalent moderator.- Advances in Neutron Capture Therapy, Vol.1, Medicine and Physics, Excepta Medica, International Congress Series 1132, Elsevier Science, 1997, p.285.

21. I.V.Chuvilo,...S.V.Plotnikov,.. Accelerator-based approach experiments for remote identification of fissionable and other materials. - Nucl. Instr. & Meth. In Phys. Res. В 139 (1998), p.298.

22. V.V.Kushin, N.A.Nesterov, S.V.Plotnikov,.. First experience ofworks with compact injectors for trials and drills of RF linac structures. - Proc. ofthe XDC Internat. Linac Conf. (LINAC98).- Chicago, USA, ANL-98/281998, Vol.1, p.168.

23. V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Space Lattice Focusing: On the Way to Extremely Low Accelerated Beam Divergence. - Proceedings of the 18th Particle Accelerator Conference (PAC99), New York City, USA, vol.5, p.3564 (1999).

24. V.Kushin, S.Plotnikov, A.Zarubin, B.Bondarev, A.Durkin. Multiple Channel Space Lattice Focusing and Features ofIts Use in Applied RF Linac. - Nucl. Instr. & Meth. In Phys. Res. В 161-163 (2000), p.1182.

25. V.Kushin, S.Plotnikov, D.N.Seleznev, B.I.Bondarev, A.P.Durkin. Multiple Channel Accelerator Structure with Space Lattice Focusing for Experimental Ion Linac. - Proceedings of European Particle Accelerator Conference (ЕРЛС 2000), Vienna, Austria, 2000, p.860.

26.Л.И.Аристов,...С.В.Плотников, Л.С.Новиков. Радиационный мониторинг космического пространства пучками заряженных частиц. - Инженерная экология, 2001, №3,с.И.

27. А. Н.Владимиров, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Применение линейных резо-нансных"ускорителей для задач диагностики космических объектов. - X Международное Совещание по применению ускорителей заряженных частиц в промышленности и медицине. - М.,Цнииатоминформ,2001, с.117.

28. В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, Д.Н.Селезнев. Не-разрушающий контроль работающих ТВЭЛов короткими зондирующими импульсами нейтронов.'- X Международное Совещание по применению ускорителей заряженных частиц в промышленности и медицине. М., Цнииа-томинформ, 2001, с.121.

29. С.В.Плотников. Многопучковые ускоряющие системы. - В сб. "Научная сессия МИФИ-2001", Т.7, Москва, МИФИ, 2001, с.155.

30. В.ВЛСушин, СВ.Плотников. Многоканальная ускоряющая система с решеточной фокусировкой. Принцип работы. - В сб. "Научная сессия МИФИ-2001", Т.7, Москва, МИФИ, с.157.

31. В.В.Кушин, СВ.Плотников, Д.Н.Селезнев. Многоканальная ускоряющая система с решеточной фокусировкой. ВЧ делитель потенциала для ускоряющей структуры.-"Научная сессия МИФИ-2001 ",Т.7,Москва,МИФИ, с. 159.

32. В.В.Кушин, В.П.Зубовский, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев. Особенности конструкции 19-канальной ускоряющей секции. - ISBN 5-7262-0401-8. В сб. "Научная сессия МИФИ-2002", Т.7, М., МИФИ, 2002, с. 139.

33. S.V.Alexeyenko, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov,.. Multiple channel measurement of ion beam parameters. - Proceedings of the XXI International Linac Conference (LINAC_02). Gucongju, Korea, 2002, p.38.

34. В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, Д.Н.Селезнев. Не-разрушающий контроль работающих ТВЭЛов короткими зондирующими импульсами нейтронов. - X Международное Совещание по применению ускорителей заряженных частиц в промышленности и медицине. (С.Петербург), М., Цнииатоминформ, 2001, с.121.

35. Б.Ю.Богданович, В.П.Зубовский, В.И.Каминский, В.В.Кушин, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев, Н.П.Собенин. Разработка опытных образцов ускоряющих

структур для установок неразрушающего контроля тепловыделяющих сборок и корпусов ядерных установок. В сб. "Научная сессия МИФИ-2002", т.11,М.,МИФИ,2002,с.З.

36. В.В.Кушин, В.П.Зубовский, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев. Особенности конструкции многоканального инжектора ионов. - В сб. "Научная сессия МИФИ-2003", т.7, М., МИФИ, 2003, с. 163.

37. Е.В.Громов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Ускоряющая структура. А.с. СССР № 856370.

38. Е.В.Громов, В.В.Кушин, С.В .Плотников. Ускоряющая структура.- А.с. СССР №831044, Бюл. Изобр. № 12,1985.

39. МЛ.Гусев,....С.В.Плотников,ИЗ.Хоменко. Ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов. А.с.СССР №1494254, БИ№26,1989

40. МЛГусев, В.В.Купшн,...С.В.Плотников,... Линейный резонансный ускоритель ионов с разными отношениями заряда к массе. - А.с. СССР № 1757134.

41. А.А.Алдопшн, И.Б.Барсуков, ...С.В.Плотников, И.В.Чувило. Способ изготовления трековых мембран. - Патент РФ № 2047285, БИ № 30 (1995).

42. В.САртемов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Мишенный узел для импульсного линейного ускорителя ионов. - Патент РФ № 2033708, БИ № 11 (1995).

43. М.М.Данилов, В.В.Кушин, ... С.ВЛлотников, В.И.Рогов, ИБ.Чувило. Способ определения ядерно-физических параметров и элементного состава сборки, содержащей делящиеся вещества. - Патент РФ № 2130653 (1999).

44. Е.В.Громов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Многоканальная ускоряющая структура для линейного ускорителя ионов. - А.с. СССР № 256492.

45. А.Т.Балабин, В.СКабанов, В-ВЛСушин, СВ.Плотников. Многоканальный резонансный ускоритель ионов с высокочастотной квадрупольной фокусировкой. - А.с. СССР №260061.

46. В.В.Кушин,- С.В.Плотников. Многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов - Патент РФ №2163426 (2001).

Подписано в печать 19.01.2004 г. Формат 60 х 90/16. Объем 1.8 пл. Тираж 75 экз. Заказ № 19011

Оттиражировано в ООО «САТУРН мтк» 111020, Москва, Авиамоторная ул., 11

í-2457

РНБ Русский фонд

2004-4 27931

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Возможности расширения диапазона ускоряемых ионов на действующих ускорителях.

1.1. Особенности перевода инжектора И-2 протонного синхротрона ИТЭФ в режим ускорения ионов.

1.2. Ускоряюще-фокусирующий канал с АФПФ для секции с пГ=2.

1.3. Ускоряющая структура с АФПФ для ионов с ш*=2.

1.4. Ускоряющая секция с АФПФ для ускорения однозарядных ионов гелия на ускорителе И-2.

1.5. Возможности ускорения ионов с приведенными массами в диапазоне ггГ= 8-20 на ускорителе И-2.

1.6. Расширение диапазона ускоряемых ионов за счет использования цепочки ускоряющих резонаторов.

Глава 2. Разработка узлов ускорительного комплекса тяжелых ионов для промышленного производства трековых мембран.

2.1. Технологические особенности трековых мембран.

2.2. Предварительный выбор структурной схемы и основных параметров ускорителя.

2.3. Система инжекции и формирования пучка тяжелых малозарядных ионов.

2.4. Конструктивные "особенности компактных ускоряюще-фокусирующих систем с ФПФ на основе вибраторных резонансных систем с трубками дрейфа.

2.5. Экспериментальная отработка прототипа ускоряющей секции с АФПФ для ускорения тяжелых ионов. промышленного ускорителя ионов вольфрама.

2.6. Разработка предобдирочной секции с АФПФ для промышленного ускорителя ионов вольфрама.

2.7. Перезарядная камера.

2.8. Система формирования широкого поля облучения на удаленной мишени.

Глава 3. Многоканальные ускоряюще-фокусирующие системы для ВЧ ускорителей ионов прикладного назначения

3.1. Методика идентификации и неразрушающего контроля веществ с использованием импульсного ускорителя.

3.2. Требования к специализированному ускорителю для контроля радиоактивных ТВЭЛов и его основные особенности.

3.3. Экспериментальный многоканальный ускоритель протонов и его основные системы.

3.4. Многоканальная ускоряющая структура с асимметричной ФПФ для дейтронов на энергию 10 МэВ.

Глава 4. Многоканальная ускоряющая система с решеточной фокусировкой для улучшения параметров пучка на выходе ускорителей прикладного назначения.

4.1. Принцип действия решеточной фокусировки.

4.2. Поперечная устойчивость движения ионов в ускоряющем канале с решеточной фокусировкой.

4.3. Поперечная устойчивость движения ионов в отдельном канале системы в гладком приближении.

4.4. Продольное и поперечное динамическое согласование пучка с каналом.

4.5. Возможные реализации ВЧ делителя потенциала для формирования структуры электромагнитного поля в ускоряющей структуре с решеточной фокусировкой.

4.6. Настройка многоячеечных структур с решеточными фокусирующими электродами

4.7. Изготовление фокусирующих решеток и их расстановка в ускоряющей структуре

4.8. Экспериментальная ускоряющая структура с решеточной фокусировкой на энергию 2,2 МэВ.

4.9. Повышение эффективности ВЧ питания в ускоряющей структуре с решеточной фокусировкой.

Сразу же после запуска первых ускорителей ионов возникли идеи по их использованию для создания новых технологических процессов, которые могли привести к созданию новых материалов, машин, приборов. По-видимому, вершиной технологических достижений тех лет было создание в 1952г. сверхмощного гигантского резонансного ускорителя на основе резонатора типа Альвареца с трубками дрейфа длиной 26 метров для наработки плутония МТА Марк-1 [1].

Рис.В.1.Строительство вакуумного кожуха ускорителя МАРК-1

Напомним, что рабочая частота была выбрана очень низкой (-10 МГц). Поэтому резонатор имел диаметр 18 м. Внутри резонатора были расположены трубки дрейфа диаметром 2,5-3 м с апертурами диаметром до 0, 9 м. Внутри трубок дрейфа были размещены фокусирующие соленоиды. В этом ускорителе было предусмотрено ускорение пучков протонов и дейтронов до энергии 20 МэВ/нуклон со средним током 0,25 А и мощностью на мишени 5 МВт. Однако выйти на проектные параметры разработчикам не удалось из-за неожиданно низких пробойных напряжений в ускоряющих зазорах. При этом практически каждый пробой сопровождался образованием глубоких каверн в трубках дрейфа. Поэтому в 1953 году этот ускоритель был разобран [2] .

Особенностями конструкции ускорителя Марк-1 являлись три фактора. Во-первых, монтаж трубок дрейфа проводился прямо из железнодорожных платформ, которые въезжали внутрь вакуумного кожуха. Площадь всех поверхностей вакуумного кожуха и резонатора была очень велика (~2000 кв. м) , и устранить пыль, которая оседала на стенках и элементах резонатора, и другие загрязнения было практически невозможно. Этим объясняются низкие значения пробойных ВЧ напряжений внутри резонатора. Во-вторых, резонатор имел огромный объем (более 1000 куб. м) , в котором запасалось чрезвычайно большая ВЧ энергия на уровне 5 МДж. Поэтому разрушительная сила при пробоях была весьма велика. Наконец, в-третьих, в резонаторе имелись сильные магнитные поля, которые могли сфокусировать всю энергию пробоя в локальные места конструкции. Все эти факторы приводили к неустранимым разрушениям поверхности.резонатора.

Практически одновременно с сооружением Марк-1 в той же лаборатории в Ливерморе для тех же целей был создан сильноточный ускоритель протонов и дейтронов А-48[3]. Он имел 2 резонатора, в 1-м из которых рабочая частота составляла 24 МГц, а во втором г 48 МГц. Фотография трубок дрейфа во втором резонаторе приведена на рис.В.2. В этом ускорителе был получен ток протонов 75 мй с энергией 3,75 МэВ, дейтронов 20 мА с энергией 7,5 МэВ и а-частиц 1 мА с энергией 15МэВ.

Рис.В.2.Внутренний вид резонатора ускорителя А-4 8 {слева) и питающий высокочастотный генератор ускорителя МАРК-1

Дальнейшее развитие ускорительной техники привело к стремительному расширению диапазона технологических применений ускорителей. При этом неудача с МТА-1 поставила перед разработчиками ускорителей прикладного направления особые требования. Такие ускорители должны быть не только основаны на новейших достижениях ускорительной науки и техники, но и снабжены особыми системами, которые должны обеспечить изделиям высшую степень надежности, технологичности, возможности серийного производства и снижения стоимости.

Возможности включения пучков ускоренных ионов различных элементов в новейшие технологические процессы резко возросли после изобретений, сделанных в 1970 гг. И.М.Капчинским и В.А.Тепляковым в области ВЧ квадрупольной фокусировки, включая структуры с пространственно-однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ)[4,5], и В.В.Кушиным в части разработки асимметричной фазолеременной фокусировки (АФПФ)[6,7]. Примеры конструкций ускоряющих резонаторов с ПОКФ и АФПФ для ускорения протонов приведены на рис.В.З.

Рис.В.З. 4-камерный ускоряющий резонатор с ПОКФ (слева) и ускоряющий резонатор с АФПФ (справа)

В конце 80-х годов в ИТЭФ были проведены исследования возможности использования ПОКФ для создания ускорителя малозарядных ионов тяжелых элементов вплоть до урана [ 8 ] . Накопленный опыт позволил освоить сложные ускорители с ПОКФ на частоте 6,2 МГц для ускорения двухзарядных ионов висмута со сверхвысоким значением приведенной массы ионов (под приведенной массой иона щ' понимается отношение массы иона к его заряду, для двухзарядных ионов висмута гп = ш/д = 209/2). В этом ускорителе напряжение инжекции было выбрано не более 100 кВ, а выходная энергия составляла около 10 МэВ/я (100 кэВ/н). Ускоритель был запущен и успешно эксплуатировался в режиме ускорения двухзарядных ионов ксенона длительное время [9] {рис.В.4).

Одновременно были проведены работы по применению в линейном резонансном ускорителе асимметричной фазоперемен-ной фокусировки (АФПФ) [10-24] .

Рис.В.4. Ускоряющий резонатор с ПОКФ для тяжелых малозарядных ионов на частоте 6,2 МГц Особый интерес вызывает использование в прикладных линейных ускорителях многоканальных ускоряющих систем. По данным автора диссертации первое открытое упоминание о многоканальных системах относится к 1974 [25]. Более подробно различные аспекты многоканальных систем освещены в работах ученых из Московского инженерно-физического института и Московского радиотехнического института АН СССР [26-28,105]. В этих работах отражены научные основы принципа одновременного ускорения большого числа пучков.

В последние годы появилось много работ, связанных с использованием многоканального подхода к ускорению интенсивных пучков [29-35]. В работе [27] приведены данные о разработке многоканальных систем с трубками дрейфа, в которых предусмотрено 7, 19 (см. рис.В.5, слева) и 37 апертур с размещенными в них миниатюрными магнитными квадру-польными линзами.

Рис.В.5. 19-канальная трубка дрейфа с магнитными квадру-польными линзами (показаны обмотки для одной линзы) и 4-канальная линза с электростатической фокусировкой

При этом предполагалось, что в качестве инжектора для таких систем будут использованы хорошо отработанные источники типа дуоплазматрона, Пеннинга, вакуумно-дуговые и т.д. Пучок от источника с помощью фокусирующих устройств преобразуется в широкий слабо сходящийся (почти параллельный) пучок. Его диаметр на входе в многоканальную ускоряющую структуру (МУС) приблизительно равен диаметру области, занимаемыми всеми апертурами структуры. Однако отношение суммарной площади поперечного сечения, занимаемой всеми апертурами к полной площади поперечного сечения коэффициент прозрачности системы) составляет лишь 20% из-за необходимости размещения обмоток линз. Заметим, что малый коэффициент прозрачности системы неизбежно сопровождается увеличением электрической емкости ускоряющих зазоров и соответствующим увеличением эквивалентной емкости резонансной системы. Это ведет к повышению расхода ВЧ мощности. По-видимому, современные достижения в области создания квадрупольных линз на постоянных магнитах позволят повысить прозрачность такой системы. С этой точки зрения, более эффективным для одновременного ускорения большого числа пучков является использование не магнитных, а электростатических квадрупольных линз [32] (см., например, рис.В.5,справа). В таких системах каждый отдельный пучок фокусируется в соответствующем канале с электростатическими квадруполями, а ускорение всех пучков производится в общих- ускоряющих зазорах с ВЧ полем. Коэффициент прозрачности в этом случае составляет около 30%.

В настоящее время рассматриваются и другие реализации многоканальных систем, связанные с различными видами фокусировки. Среди них следует особенно выделить многоканальные системы с ВЧ фокусировкой, в частности, с ПОКФ и АФПФ. Особенно высокий коэффициент захвата с учетом продольного и поперечного согласования пучка имеют системы с ПОКФ, где эта величина достигает 95-98% [33,35]. Такой высокий коэффициент. захвата в каждом отдельном канале достигается тем, что на входе канала необходимо использовать устройство адиабатического согласования в виде так называемого "раструба". Это устройство предназначено для плавного повышения жесткости фокусировки и обеспечения поперечной устойчивости частиц, отличающихся от синхронной на ± 180°[36]. Однако установка таких раструбов перекрывает основную часть пучка и прозрачность многоканальной системы с ПОКФ оказывается низкой и не превышает 2030%.

Большинство проблем, связанных с созданием многоканальных систем, существенно упрощаются, если использовать многоканальные ускоряющие системы с АФПФ [37,38]. Эти системы обладают наилучшими показателями по прозрачности, где этот коэффициент достигает 60-70%. В таких системах ускоряюще-фокусирующие электроды имеют простейшую геометрическую форму дисков с выполненными в них по кондуктору отверстиями, причем число каналов может достигать десятков и сотен. Простая форма электродов особенно удобна для их промышленного тиражирования и использования в прикладных ускорителях. Для таких многоканальных систем наиболее удобно использовать многоканальный инжектор с соответствующими согласующими устройствами. Вариант 19-канальной системы инжектора на энергию 100 кэВ приведен на рис.В.6, слева, а на рис.В.6,справа, приведена фотография 19-ка-нального электростатического согласующего устройства в виде набора однопотенциальных фокусирующих линз.

Расчетно-теоретические исследования показали высокую эффективность применения на входе таких устройств. Однако при предварительной проработке такой системы выявился ряд сложных научно-технических проблем, затрудняющих ее использование в технологических ускорителях. Она требует сложной диагностической аппаратуры, устройств обслуживания и квалифицированного персонала. Поэтому дальнейшая проработка этого варианта перенесена на более поздние сроки и в диссертации не рассматривается.

Рис.В.6. 19-канальная система формирования пучков с поперечной компрессией (слева) и 19-канальное электростатическое согласующее устройство (справа)

В настоящее время появляются предложения по обеспече нию соответствующих условий ВЧ согласования пучка с кана лом на входе ускорителя с АФПФ с тем, чтобы обеспечит фазовый захват пучка в отдельном канале сравнимый с фазо вым захватом пучка в канале с ПОКФ. Идеология, разрабо танная при создании согласующих устройств с ПОКФ под ру ководством И.М.Капчинского с использованием продольного поперечного адиабатического согласования пучка от инжек тора с ВЧ ускоряющим каналом, применительно к системам осесимметричными ВЧ фокусирующими полями использована работе [39]. В этой работе показано, что при использова нии таких устройств можно получить коэффициент захвата системе с АФПФ до 70-80%.

В середине 1980-х годов для проведения научной программы ИТЭФ возникла' необходимость перевода ускорителя И-2 в режим ускорения ионов гелия. Была создана компактная секция с АФПФ для ускорения однозарядных ионов гелия до энергии б МэВ. Она была размещена между действующим инжектором и входом в 1-й резонатор ускорителя И-2. В этой секции в канале длиной 0,75 м удалось обеспечить устойчивое и надежное ускорение ионов гелия с высоким темпом прироста энергии, средняя величина которого составила 7,5 МэВ/м. Секция была успешно испытана в режиме круглосуточной эксплуатации. В ней удалось ускорить ток 5 мА однозарядных ионов гелия-4. Этот результат дал возможность при использовании перезарядной мишени, установленной после этой секции, получить двухзарядную компоненту и ускорить ее во 2-м резонаторе ускорителя И-2 до б МэВ/н. До входа в протонный синхротрон удалось довести около 1 мА двухза-рядных ионов гелия. Комплекс вопросов, связанных с разработкой и созданием ускоряющей секции для перевода ускорителя И-2 в режим ускорения ионов гелия изложены в первой главе диссертации [40-49].

В 1983 году было принято Правительственное решение о создании в г.Дубне промышленного центра по производству трековых мембран (ТМ). Для этого наиболее эффективным средством являются пучки ускоренных тяжелых ионов[50-52]. Напомним, что проходя сквозь пленку облучаемого вещества, тяжелый ион образует канал сильного радиационного повреждения, где сложные молекулы облучаемого вещества (полимера, слюды, и т.д.) оказываются разорванными и расщепленными на более мелкие компоненты. Под действием окислителей эти химически активные компоненты захватывают атомы кислорода и образуют кислоты, а последующее травление переводит эти кислоты в легкорастворимые соли. В результате, в тех местах пленки, которые были "пробиты" ионами, образуются сквозные . отверстия, диаметр и форма которых зависят от типа и энергии иона, от облучаемого материала и от условий травления. Достигнутые в ИТЭФ результаты по созданию ускоряющих систем с ПОКФ для ускорения тяжелых ионов и ускоряющих структур с АФПФ для ускорения ионов гелия, а также почти 30-летний опыт безотказной круглосуточной работы протонного ускорителя И-2 убедили руководство проекта, что наиболее подходящим исполнителем такой работы является ИТЭФ. Вопросы, связанные с разработкой и созданием различных систем ускорителя для промышленного производства трековых мембран, изложены во второй главе диссертации [53-64].

Особые трудности возникают при создании ускоряюще-фокусирующих систем ВЧ прикладных ускорителей, связанных с необходимостью проведения дистанционной идентификации материалов. Актуальность проблемы обнаружения взрывчатых и делящихся веществ или наркотических средств на таможенных комплексах обусловлена ростом количества и разнообразием форм их использования преступными группами. В НИИЭФА предложен метод обнаружения взрывчатых веществ на основе анализа гамма-излучения, генерируемого при неупругом рассеянии быстрых нейтронов [65,бб]. Аналогичные методики могут использоваться при анализе поверхностей планет [67,68], при мониторинге загрязнения околоземного космического пространства-радиоактивным мусором[69], для диагностики ТВЭЛов, находящихся в эксплуатации [166-168] и в ряде других приложений. Практическая реализация метода долгое время сдерживалась отсутствием компактных и интенсивных источников нейтронов. Предварительные исследования, проведенные в ИТЭФ показали, что для определения делящихся веществ наиболее информативными ионами являются ускоренные дейтроны. Поэтому была поставлена задача по разработке компактного короткоимпульсного ускорителя дейтронов на энергию 10 МэВ с малой угловой расходимостью ускоренного пучка. Решение проблемы транспортировки интенсивного ускоренного пучка ионов на удаленный объект связано с возможностью получения ускоренных пучков с предельно малой угловой расходимостью. Одним из наиболее перспективных подходов является переход к многоканальному ускорению большого числа пучков малого сечения [25-34]. В этом случае суммарный ток на удаленной мишени пропорционален числу ускоренных пучков N,a суммарный эмиттанс пучка пропорционален №'5. Важным аспектом является проблема регистрация сигнала-отклика в условиях сильных фоновых излучений. В ИТЭФ предложена, разработана и успешно апробирована на электронном ускорителе "Факел" Курчатовского института методика регистрации запаздывающего гамма-излучения, основанная на, измерении его временных и энергетических спектров [70-75]. Эти исследования позволили обоснованно сформулировать основные требования на параметры ускорителя дейтронов.

При создании многоканальной системы для прикладного линейного ускорителя' особую важность приобретают требования простоты и надежности конструкции ускоряющей структуры. Сопоставление различных конструкций многоканальных систем показало, что системы с использованием АФПФ имеют простую конструкцию и компактные размеры. Компактные резонаторы позволяют получить минимальную запасенную энергию, а отсутствие сильных магнитных полей предотвращает возможность опасной концентрации энергии разрядов в локальных точках. Кроме того, компактные размеры секции с АФПФ позволяют упростить задачу предотвращения запыленности при подготовке и запуску ускорителя. Простота конструкции элементов ускоряющих структур с АФПФ позволяет обеспечить повторное изготовление таких секций с высокой точностью. В процессе экспериментов на специально созданном ускорителе протонов с АФПФ на энергию 530 кэВ была продемонстрирована возможность одновременного ускорения семи и девятнадцати пучков с током в десятки миллиампер. Все указанные выше проблемы, а также вопросы разработки и создания ускоряюще-фокусирующей системы для экспериментального ускорителя дейтронов рассмотрены в третьей главе диссертации [69-84] .

Расчетно-теоретические и экспериментальные работы, связанные с исследованием вопросов одновременного ускорения большого числа •пучков в каналах с АФПФ, показали возможности ускорения интенсивного пучка ионов с малой расходимостью до энергии 0,5-1 МэВ. Однако при дальнейшем ускорении пучков в каналах, в которых используется АФПФ, приходится считаться с неизбежным ростом поперечных размеров пучков в каналах многолучевого ускорителя из-за снижения жесткости фокусировки. Наши исследования показали, что жесткость фокусировки можно сохранить, если ввести в ускоряющие зазоры дополнительные фокусирующие элементы - пространственные фокусирующие решетки [85]. Постепенное увеличение числа таких фокусирующих решеток в ускоряющих зазорах позволяет обеспечить фокусировку практически всех частиц независимо от фазы влета в ускоряющий канал. Кроме того, размещение фокусирующих решеток в ускоряющих зазорах позволяет осуществить дополнительную взаимную экранировку пучков от кулоновского взаимодействия в процессе ускорения. Фокусирующая решетка представляет собой конструктивный элемент, который изготавливается на стандартном фрезерном станке и может легко тиражироваться с высокой •точностью. Более того, конструкция пространственной решетки такова, что при создании оказывается возможным произвести предварительную юстировку заготовок решеток. По полученной разметке осуществляется юстировка всей системы каналов.

Ускоряющие системы с решеточной фокусировкой могут найти широкое применение при создании прикладных ускорителей ионов вплоть до самых тяжелых, в которых требуется обеспечить высокую поперечную яркость интенсивного ускоренного пучка. В четвертой главе диссертации изложен принцип действия решеточной фокусировки и результаты исследования устойчивости поперечного движения ионов, а также приведены результаты разработки и технической реализации соответствующих многоканальных ускоряющих структур с решеточной фокусировкой [85-94].

Существо и научная новизна диссертации нашла отражение в 21 изобретении, 19 из которых подтверждены авторскими свидетельствами и патентами Российской Федерации. Практическая ценность работы состоит в том, что большинство изобретений оформлены и реализованы как при выполнении прямых заданий научного руководства ИТЭФ (работы по переводу протонного инжектора И-2 синхротрона ИТЭФ в режим ускорения ионов[49], разработка подходов по ускорению сверхтяжелых ионов, -включая кластерные ионы), так и при выполнении договорных работ с внешними заказчиками. В частности, при выполнении работ по договору с Минатомом по разработке ускоряюще-фокусирующих систем с решеточной фокусировкой оформлено- 3 изобретения[85,86,94], по договору с НИИ вакуумной техники им. С.А.Векшинского на разработку ускоряющей системы с регулируемой выходной энергией - 3 изобретения[46, 144, 145], по договору с приборным заводом "Тензор" по разработке и созданию специализированного ускорителя - 4 изобретения [55,56,62,64], по договору с Минатомом на разработку ускорителя для дистанционной идентификации материалов - 1 изобретение[70], при разработке и создании экспериментального ускорителя тяжелых малозарядных ионов по заказу Минатома - 4 изобретения[18,19,22, 35], а также оформлено 4 изобретения, относящихся к комбинации ускорителя и подкритических размножающих сборок по проблемам энергетики [146,147], медицины[154] и трансмутации ядерных отходов[148].

Работы, положенные в основу диссертации, докладывались и обсуждались на Европейских конференциях по ускорителям ЕРАС (1988,1990,1994,2000), Национальных конференциях США по ускорителям (1993,1995,1999), Международных конференциях по линейным ускорителям ЫЫАС (1988, 1994, 1998, 2002) , Европейских конференциях по применению ускорителей в науке и технике ЕСААИТ(1997, 1999) , Международном симпозиуме по проблемам боронейтронозахватной терапии (ВЫСТ)(1996) и Международном семинаре по применению ускорителей для ВЫСТ (1994), Международном семинаре по использованию ускорителей для трансмутации ядерных отходов (1994), Международном семинаре по применению ускорителей в промышленности и медицине (2001), Международной конференции по ускорителям заряженных частиц (198 6), Совещаниях по ускорителям заряженных частиц (1980,1992,1996,1998,2002), Всесоюзных семинарах по ускорителям (1977,1981,1987,1989,1997), конференции по ионно-лучевой технике, технологии и оборудовании для ионной имплантации (1991), Научно-отраслевых сессиях МИФИ (2001-2003).

По теме диссертации опубликовано 4 8 научных работ, 21 изобретение, 19 из -которых оформлены авторскими свидетельствами и патентами, и 8 научных отчетов, приравненных к публикации и имеющих номер государственной регистрации.

Структура и объем-диссертации

Материалы диссертации изложены на 253 страницах, включая 130 рисунков, 27 таблиц, состоит из оглавления, введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников из 171 наименования на 25 страницах.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту:

• Обоснование конструктивной простоты, компактности и надежности эксплуатации ВЧ ускоряющих структур линейных ускорителей ионов прикладного назначения на основе ре-зонаторных и вибраторных систем обеспечивается за счет использования в них каналов с фазопеременной фокусировкой (ФПФ) (а.с. СССР № 820642, № 1424711, № 1575923, № 1723979, патент РФ № 2032285) .

• Научно-техническое обоснование схемы расширения набора ускоряемых ионов на инжекционном комплексе И-2 протонного синхротрона при минимальном изменении штатной схемы ускорителя-инжектора и минимальном времени перехода от режима ускорения протонов к режиму ускорения ионов (а.с. СССР К' 1494254, № 1757134).

• Результаты разработки, создания и испытаний в составе штатного оборудования ускорителя И-2 компактных ускоряющих секций с ФПФ на энергию 1,5 МэВ/нуклон для ионов с приведенной массой т*=2 и т*=4. В ускоряющей структуре для ионов с ш*=4 достигнут рекордный для ВЧ ускорителей ионов средний темп набора энергии 7,5 МэВ/м, что позволило провести комплекс физических исследований на протонном синхротроне ИТЭФ с ускоренными ионами гелия

• Научно-техническое обоснование выбора структурной схемы, параметров и режимов эксплуатации резонансного ускорителя тяжелых ионов на энергию 1,7 МэВ/нуклон для использования в технологическом ускорительном комплексе для промышленного производства трековых мембран на приборном заводе «Тензор», включая выбор элемента, энергии ионов на входе и выходе, частот ускорения, длительности и частоты следования импульсов, а также конструктивное выполнение ряда узлов (ускоряющие резонаторы предобди-рочной части, промежуточная перезарядка пучка на газовой мишени, формирование широкого поля равномерного облучения полимерной пленки) с учетом специфики эксплуатации комплекса в заводских условиях (а.с. СССР № 847832, патенты РФ № 2033708, № 2047285, положительное решение о выдаче патента РФ по заявке № 94037126) .

• Результаты разработки, создания и испытаний ускоряюще-фокусирующей системы экспериментального ускорителя ионов с ФПФ для ионов с приведенной массой ш*=4б на энергию 310 кэВ/н, на котором ускорены ионы вольфрама и молибдена и произведены эксперименты по выбору оптимального режима облучения полимерных пленок толщиной 10 микрон.

Результаты разработки ускоряюще-фокусирующей системы компактного короткоимпульсного ВЧ ускорителя легких ионов для отработки методики дистанционной идентификации делящихся веществ с использованием ядерно-физической измерительной аппаратуры, регистрирующей запаздывающие гамма кванты (патент РФ № 2032285).

Результаты исследования компактных многоканальных резонансных ускоряющих структур с фокусировкой ВЧ полем для решения научно-технических и технологических проблем, возникающих при проектировании ускорителей прикладного назначения с малой угловой расходимостью интенсивного ускоренного пучка ионов на выходе ускорителя (а.с. СССР № 831044, № 856370, № 1424711) .

Результаты разработки, создания и испытания 19-ка-нального экспериментального ускорителя протонов с ФПФ на энергию 0,53 МэВ с суммарным током ускоренного пучка 42 мА.

Конструкция многоапертурного фокусирующего элемента -пространственной фокусирующей решетки и результаты теоретических исследований особенностей фокусировки пространственными решетками (решеточной фокусировки) при их использовании в высокочастотных ускоряюще-фокусиру-ющих системах прикладных линейных ускорителей с числом каналов более 100 (а.с. СССР № 256492, № 260061, патент РФ № 2163426).

Результаты экспериментальных исследований различных вариантов ускоряющих структур на основе многокамерных Н-резонаторов и резонаторов на основе четверть- и полуволновых вибраторных систем для реализации принципа ВЧ деления потенциала в системах с решеточной фокусировкой для прикладных ВЧ линейных ускорителей легких ионов с числом каналов более 100.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главным итогом диссертации являются результаты разработки и создания ВЧ- ускоряюще-фокусирующих систем, которые предложены и исследованы с участием автора в процессе создания компактных линейных резонансных ускорителей ионов для решения актуальных народнохозяйственных задач в ряде областей науки -и техники, медицины, экологии.

Основой разработанных вариантов прикладных ускорителей являются системы, в которых при ускорении пучков ионов устойчивость их продольного и поперечного движения достигается путем внесения в конструкцию ВЧ резонансной ускоряющей системы соответствующих изменений для обеспечения продольной и поперечной устойчивости ускоряемого пучка.

Установлено, что особенно удобно использование в ускорителе прикладного назначения высокочастотных структур . с асимметричной фазопеременной фокусировкой(ФПФ). Такая фокусировка позволяет:обеспечить компактность, надежность, технологичность изготовления ускорителя. Особенно ярко это проявилось при создании ускоряющей секции для перевода ускорительного комплекса синхротрона ИТЭФ в режим ускорения ионов гелия.1

Показано, что при разработке и создании прикладных ускорителей зачастую приходится обращать серьезное внимание на такиа. проблемы,' которые не являются первостепенными при разработке уникальных ускорителей, используемых для научных исследований. В первую очередь, это вопросы нахождения оптимального соотношения между производительностью получения продукции при помощи ускорителей и затратами на их создание и эксплуатацию. Кроме того, на первый план все чаще выходят проблемы обеспечения устойчивой экологической ситуации в воздухе, воде, космосе.

Сложный комплекс проблем разрешен при разработке ускорительного комплекса тяжелых ионов для промышленного изготовления ядерных фильтров. В настоящее время Министерства здравоохранения, обороны и другие потребители предъявляют жесткие требования к чистоте используемых жидкостей и газов. Сегодня этим требованиям в наилучшей степени удовлетворяют фильтры на основе трековых мембран, которые получаются при помощи пучков ускоренных тяжелых иоI нов с последующей химической обработкой. Для экспериментального уточнения параметров ускоряющих резонаторов промышленного ускорителя ионов вольфрама и отработки режимов импульсного облучения пленки был разработан, создан и исследован-, экспериментальный ускоритель тяжелых . малозарядных ионов с фазопеременной фокусировкой на энергию 310 кэВ/нуклон, на котором проведены 'эксперименты по пробному облучению полимерных пленок из ПЭТФ толщиной 10 мкм.

Результаты расчетно-теоретических и экспериментальных работ позволили разработать проект ускорительного комплекса тяжелых ионов для промышленного производства трековых мембран на приборном заводе "Тензор" в г.Дубне. Особое внимание было уделено вопросам адаптации ускорителя к условиям его .эксплуатации в .составе промышленного комплекса, где большую важность имеют вопросы надежности работы всех систем и экономичности эксплуатации.

Показано, что для решения многих задач, возникающих при создании прикладных линейных ускорителей ионов, целесообразно использовать в их начальной части многоканальные ВЧ ускоряюще-фокусирующие системы. Преимущества многоканальных систем становятся особенно очевидны, если число пучков составляет сотни и тысячи. Сопоставление од-ноканальных и многоканальных систем показывает также, что для повышения яркости ускоренного пучка надо стремиться к минимизации апертуры канала при сохранении суммарного значения"тока путем-увеличения числа каналов. На экспериментальном 19-канальном ускорителе протонов с ФПФ получен суммарный ускоренный ток около 40 мА. Дальнейшее повышение интенсивности ускоренного пучка в значительной степени зависит от возможностей многоканальной системы инжек-ции пучков.

В диссертации рассмотрено применение методов неразру-шающего дистанционного контроля элементного состава удаленных объектов путем определения ядерно-физических параметров вещества. Изложена предложенная и разработанная при участии автора методика дистанционной идентификации и контроля объектов. Разработанные" в диссертации ВЧ уско-ряюще-фокусирующие системы, могут быть использованы в компактных и экономичных линейных ускорителях дейтронов (протонов), предназначенных для эксплуатации их в диагностических комплексах для неразрушающего контроля элементного состава высокорадиоактивных ТВЭЛов, находящихся в эксплуатации. Показано, что для решения многих задач, возникающих при создании прикладных линейных ускорителей ионов, целесообразно использовать в их начальной части многоканальные ВЧ ускоряюще-фокусирующие системы.

Автором предложены пути сохранения жесткости фокусировки многоканальной системы с высокой плотностью размещения каналов. Предложен и исследован новый многоканальный фокусирующий электрод - пространственная решетка. Использование этих электродов, устанавливаемых внутрь ускоряющих зазоров, дает возможность одновременного ускорения сотен пучков, поскольку позволяет сохранить жесткость фокусировки во всех каналах, экранировать пучки друг от друга и, таким образом, предотвратить нарастание поперечных размеров пучков.

Вопросы создания 'эффективных ВЧ ускоряюще-фокусирующих систем для линейных ускорителей прикладного назначения -результат труда коллектива. При изложении разных аспектов указанных проблем бывает сложно избежать частичного использования результатов, полученных коллегами по работе. Автор приносит глубокую благодарность всему коллективу лаборатории прикладных линейных ускорителей и ряду сотрудников смежных подразделений ИТЭФ, с которыми он много лет работал по тематикам, отраженным в данной работе. Особо следует отметить вклад А.И.Балабина, А.Б.Зарубина, Г.Н.Кропачева, И.О.Паршина, Н.А.Нестерова, Д.Н.Селезнева, В.И.Турчина, С.Б.Угарова. Автор пользуется случаем выразить глубочайшую признательность и сердечную благодарность руководителю • лаборатории прикладных ускорителей доктору технических наук Виктору Владимировичу Кушину. При работе с В.В.Кушиным в течение более 25 лет автор данной диссертации .всегда испытывая дружеское участие и поддержку при постановке и решении многих научно-технических проблем,^ часть ■ которых отражена в данной диссертации, а также в кандидатской диссертации, которая была написана под его научным руководством.

1. A.P.Armagnas. Popular Science, 173, No.5, 1958.

2. Д.В.Каретников, Н.Н.Сливков, В.А.Тепляков, А.П.Федотов, Б.К.Шембель. Линейные ускорители ионов. М., Атомиздат, 1962. •

3. A.F.Cleark. UCRL-3057, 1955.

4. В.В.Владимирский, И.М.Капчинский, В.А.Тепляков. Линейный ускоритель ионов. БИ №10, 1970, A.c. СССР № 265312.

5. И.М.Капчинский, В.А.Тепляков. Линейный ускоритель ионов с пространственно-однородной жесткой фокусировкой. Приборы и техника эксперимента, 1970, № 2, с.19.

6. В.В.Кушин. Способ фокусировки заряженных частиц. A.c. СССР № 269368.

7. В.В.Кушин. О повышении эффективности фазопеременной фокусировки в линейных ускорителях. Атомная энергия, 1970, т.29, в.2., с.123.

8. В.С.Артемов, В.А.Баталин, Е.Н.Данильцев, А.Ю.Дядин,

9. A.Б.Зарубин, Д.Д.Иосселиани, И.М.Капчинский, А.М.Козо-даев, А.Р.Курс, . В.В.Кушин, Н.В.Лазарев, И.М.Липкин, И.О.Паршин, С.В.Плотников, В.С.Скачков, С.Б.Угаров,

10. B.Г.Шевченко. Ускорение двухзарядных ионов ксенона впервой секции линейного ускорителя для установки инерционного УТС на пучке тяжелых ионов. Труды 13 международной конференции по ускорителям заряженных частиц. Новосибирск,- Наука, 1987, с.237.

11. В.Г.Папкович, Н.А.Хижняк, Н.Г.Шулика. Переменно-фазовая фокусировка в линейных ускорителях. Вопросы атомной науки и . техники. Серия: Техника физического эксперимента, вып.2(2), Харьков, 1978, с.51.

12. С.В.Плотников, П.А.Федотов. Ускорение тяжелых ионов в системах с пониженной энергией инжекции. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника физического эксперимента. Вып.1(3), Харьков, ХФТИ АН УССР, 1979, с. 53.

13. С.В.Плотников. Влияние обдирки пучка тяжелых ионов на режим работы линейного ускорителя. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Техника' физического эксперимента. Вып.1(3), Харьков, ХФТИ АН УССР, 1979, с.30.

14. П.А.Федотов. Развитие метода .асимметричной фазопере-менной фокусировки для линейных ускорителей тяжелых ионов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических'наук, М., 1981.

15. А.В.Шальнов, В.К.Баев, Н,М.Гаврилов. Малогабаритные линейные резонансные ускорители ионов на малые энергии с фокусировкой ускоряющим полем. Вопросы атомнойнауки и техники. Серия: Техника физического эксперимента, 1985, вып.2 (23), с.28.

16. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Особенности фокусировки тяжелых ионов в линейном ускорителе. Труды Радиотехнического института АН СССР, №36, М., 1980, с.61.

17. В.В.Кушин, С.В.Плотников, П.А.Федотов. Ускоряющаяструктура. A.c. СССР № 820642.

18. Е.В.Громов, В.В!Кушин, С.В.Плотников. Ускоряющая структура. A.c. 'СССР № 856370.

19. В.К.Баев, Н.М.Гаврилов, С.А.Минаев, А.В.Шальнов. Линейные резонансные ускорители ионов с фокусировкой аксиально-симметричным ускоряющим полем, Журнал технической физики, т.53', в.7, 1983, с.1287.

20. Н.Н.Виноградский, А.Ю.Дядин, А.Б.Зарубин, В.В.Кушин, Н.А.Нестеров, Д.В.Пильщиков, С.В.Плотников. Ускоряюще-фокусирующая система для линейного резонансного ускорителя тяжелых ионов. A.C. СССР № 1575923.

21. В.В.Кушин, Б.П.Мурин. Многолучевой ускоритель с фазопеременной фокусировкой. Заявка на изобретение2019006 от 22.04.74.

22. Н.М.Гаврилов, Е.В.Громов, В.В.Кушин, П.А.Федотов. Формирование пучков заряженных частиц. Труды 5 Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. Т.1, М., Наука, 1977, с.333.

23. К.И.Гусева, В»В.Кушин, В.Н.Михайлов, Б.П.Мурин, П.А.Федотов. О возможности повышения интенсивности и фазовой плотности пучков в линейных ускорителях. Труды РТИ АН СССР, №30, М., 1977, с.21.

24. Е.В.Громов, В.В.Кушин, С.С.Степанов. Ускорение ионов в многоканальных ускоряющих структурах. Разработка, эксплуатация и применение линейных ускорителей. Сб. научных статей МИФИ, М., Энергоатомиздат, 198 4, с. 21.

25. В.В.Кушин, В.П.Зубовский, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев Особенности конструкции 19-канальной ускоряющей секции. ISBN 5-7262-0401-8. В сб. "Научная сессия МИФИ-2002", Т.7, М., МИФИ, 2002, с.139.

26. A.W.Maschke. MEQALAC: A New Approach to Low Beta Acceleration. Preprint BNL 51029, June, 1979.

27. T.P.Wangler. Summary For Working Group On' Multiple Beams^ and Funneling. High-Current, High-Brightness and High Duty Factor Ion Injectors. Workshop. San Diego, 1985, New York, 1986, p.173.

28. R.T.Avery, C.S.Chavis, T.J.Fessenden, D.E.Gough, T.F.Henderson, D.Keefe, J.R.Meneghetti, C.D.Pike, D.L.Vanecek, A.I.Warwick. MBE-4, a Heavy Ion Multiple-Beam Experiment.-- IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.NS-32, No.5, October 1985, p.3187.

29. V.Kapin, M.Inoue, Y.Iwashita and A.Noda. Beam Science and Technology, . NSRF, Institute for Chemical Res. Kyoto Univ., 1999,.p.13.

30. R.J.Burke, D.L.Johnson, L.L.Carter. Multiple Uses of an Upgraded FMIT Facility. IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.NS-32, No.5, October 1985, p.3347.

31. Е.В.Громов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Ускоряющая структура.- А.с. '.СССР N'83104 4, Бюл. Изобр. № 12, 1985.

32. А.И.Балабин, И.М.Капчинский, И.М.Липкин. О выборе профиля электродов согласующего раструба на входе линейного ускорителя с ПОКФ. Вопросы атомной науки и техники. Серия:' Техника физического эксперимента. Харьков, 1983, в.3(15), с.39.

33. В.В.Кушин, Б.П.Мурин, П.А.Федотов. Многопучковый ускоритель тяжелых ионов с фазопеременной фокусировкой. Приборы и техника эксперимента, 1981, N'2, с. 25.

34. Н.Е.Виноградов. Эффекты высокочастотной фокусировки ионных пучков в поле периодического резонатора. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, М., МИФИ, 2001.

35. В.С.Артемов, В.А.Баталин, И.М.Капчинский, В.В.Кушин,9

36. И.М.Капчинский, P.А.Романовский, В.С.Столбунов. Экспериментальное изучение динамики' пучка ионов гелия в линейном ускорителе И-2. Препринт ИТЭФ №166-88, М., ЦНИИатоминформ, 1988.

37. М.Л.Гусев, В.В.Кушин, А.Ю.Орешников, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев, С.Б.Угаров, И.В.Хоменко. Ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов. А.с. СССР № 1494254, БИ № 26, 1989.

38. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Новые применения фазопере-менной фокусировки.- В сб. "Ускорители заряженных частиц и"радиационная физика", Ч.З, МИФИ, 1988, с.221.

39. С.В.Плотников. Резонансные ускоряющие структуры типа прямоугольных Н-резонаторов для ускорителей ионов с фазопеременной фокусировкой. Приборы и техника эксперимента", №1, М., 1990, с.41.

40. М.Л.Гусев, В.В.-Кушин, А. Ю. Орешников, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев, В.С.Столбунов, И.В.Хоменко. Линейный резонансный ускоритель ионов с разными отношениями заряда к массе. A.c. СССР- № 1757134.

41. В.Н.Барашенков, Г.Н.Флеров. Практические применения пучков тяжелых ионов. Успехи физических наук, Наука, 1974, с.351 .•

42. Г.Г.Гульбекян, Б.А.Кленин, А.М.Мордуев, Р.Ц.Оганесян, К.Хавличек, В.А.Чугреев. Получение выведенных .пучков на циклическом имплантаторе тяжелых ионов ИЦ-100. Со общения ОИЯИ № 9-86-785, ОИЯИ, Дубна, 1986.

43. Г.Н.Флеров, П.КкАпель, А.Ю.Дидык, В.И.Кузнецов, Р.Ц.Оганесян. Использование ускорителей тяжелых ионов для изготовления трековых мембран. Атомная энергия, т.67, в.4, 1989, с.274.

44. Ю.К.Батыгин, В.В.Кушин, Н.А.Нестеров, С.В.Плотников. Выравнивание плотности пучка в канале с нелинейной оптикой. Труды 13 Совещания по ускорителям заряженных частиц, Дубна, 1993, Т.2, с.26.

45. V.V.Kushin, N.A.Nesterov, I.O.Parshin, S.V.Plotnikov. ITEP Heavy Ion .Alternating Phase Focusing Linac. Proceedings of the 1993 Particle Accelerator Conference, IEEE, V.3, 1993, p.1798.

46. А.А.Алдошин, И.Б.Барсуков, Е.Д.Воробьев, А.Б.Зарубин, В.И.Кузнецов, В.В.Кушин, Ю.Д.Никитский, С.В.Плотников, И.В.Чувило. Способ изготовления трековых мембран. Патент Российской Федерации N 2047285, БИ № 30 (1995).

47. В.С.Артемов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Мишенный узел для импульсного линейного ускорителя ионов. Патент Российской Федерации N 2033708, БИ № 11 (1995) .

48. У.К.Batygin, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Circular Beam Scanning of Large Targets. Proceedings of the 4tht

49. European Particle Accelerator Conference, World Scientific, London, 1994, Vol.3, p.2435.

50. V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Alternating Phase Focusing (APF) Linacs Developments and their Possible Applications. Proceedings of the 4th European Particle Accelerator Conference, World Scientific, London, 1994, Vol.3, p.2661.

51. I.В.Barsukov, I.V.Chuvilo, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Project of the Industrial Heavy Ion Linac for Particle Track Membranes (PTM) Production. Proceedings of the 1994 International Linac Conference, Tsukuba, Japan, 1994, Vol.2, p.740.

52. Y.K. Batygin, V.V.Kushin, S.V.Plotnikov. Uniform target irradiation by circular beam sweeping. Nucl. InstrT & Meth. in Phys. Res., A 363 (1995) p.128.

53. Ю.К.Батыгин, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Способ импульсного облучения протяженных мишеней. Решение о выдаче патента РФ по заявке № 94037126 от 24.10.1995.

54. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Устройство для круговой развертки пучка заряженных частиц. А.с.СССР № 847832.

55. В.Bogdanovitch, N.Len, A.Nesterovitch. A Space Accelerator Station for Planet Substance Analysis. Proc. EPAC-98, Stockholm, 1998, p.797.

56. М.Ф.Ворогушин, Ю.М.Гавриш, А.Б.Ефимов, А.В.Сидоров. Возможности определения элементного состава поверхности Куны с использованием линейного ускорителя ионов водорода.-Препринт НИИЭФА П-0922. М., ЦНИИатоминформ, 1993.

57. Л.И.Аристов, А.Н.Владимиров, В.В.Кушин, Н.А.Лень,

58. О.В.Михеев, С.В.Плотников, Л.С.Новиков. Радиационный мониторинг космического пространства пучками заряженных частиц. Инженерная экология, 2001, № 3, с.11.

59. М.М.Данилов, В.В.Кушин, Ю.Д.Катаржнов, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, И.В.Чувило. Способ определения ядерно-физических параметров и элементного состава сборки, содержащей делящиеся вещества. Патент РФ № 2130653 (1999).

60. М.М.Данилов, Ю.Д.Катаржнов, В.В.Кушин, В.Г.Недопекин,

61. С.В.Плотников, Б.И.Рогов,. И.В.Чувило. Исследование гамма-излучения, стимулированного в различных материалах импульсами быстрых нейтронов наносекундной длительности. Научно-технический отчет, Учетный № 885, ИТЭФ, М.'., 1994 .

62. М.М.Данилов, Ю.Д.Катаржнов, В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, И.В.Чувило. Эксперименты для разработки метода дистанционной идентификации делящихся и других веществ. - Атомная энергия», т.77, вып.б, декабрь 1994, с.424.

63. А.И.Балабин, H.H.Виноградский, А.Ю.Дядин,А.Б.Зарубин,

64. B.С.Кабанов, Г.Й.Кропачев, Б.К.Кондратьев, В.В.Кушин,

65. C.Б.Манусаджян, Н.М.Миусов, С.В.Плотников,В.И.Турчин, С.Б.Угаров. Научно-технический отчет. Учетный номер Т-8490, ИТЭФ, М., 1989.

66. А.И.Балабин, Н.Н.Виноградский, А.Ю.Дядин,А.Б.Зарубин,

67. B.С.Кабанов, Г.Н.Кропачев, Б.К.Кондратьев, В.В.Кушин,

68. C.Б.Манусаджян, .Н.М.Миусов, С. В .Плотников, В.И.Турчин, С.Б.Угаров. Научный отчет Т-8558, М., 1990.

69. V.Ganelin, V.Kushin, N.Nesterov, S.Plotnikov, D.Se-leznev, N.Vinogradskiy, A.Zarubin. Multichannel Alternating Phase Focusing Structure for Light Ion Resonant Linac. 5th European Particle" Accelerator Conference, Abstracts, Barcelona, 1996, p.157.

70. С.В.Плотников. Многопучковые ускоряющие системы.

71. BN 5-7262-0354-2. В сб. "Научная сессия МИФИ-2001",1. Т.7, Москва, МИФИ, с.155.

72. В.В.Кушин, В.П.Зубовский, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев. Особенности конструкции многоканального инжектора ионов. В сб. "Научная-сессия МИФИ-2003. Сборник научных трудов", Т. 7, М.,МИФИ,2003,с.163.

73. V.V.Kushin, V.G.Nedopekin, S.V.Plotnikov, V.I.Rogov. Accelerator-based Method of Nondestructive Analysis of Heat-producing Elements.-APAC'01. The Second Asian Particle Accelerator Conference. Abstract. Beijing, China, 2001, p.183.

74. Е.В.Громов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Многоканальная ускоряющая структура для линейного ускорителя ионов. -Авторское свидетельство СССР № 256492.

75. А.Т.Балабин, В.С.Кабанов, В.В.Кушин, С.В.Плотников. Многоканальный резонансный ускоритель ионов с высокочастотной квадрулольной фокусировкой. А. с. СССР №260061.

76. А.И.Балабин, Н.Н.Виноградский,А.Ю.Дядин, А.Б.Зарубин, В.С.Кабанов, Г,Н.Кропачев, В.В.Кушин, С.Б.Манусаджян, Н.М.Миусов, С.В.Плотников, С.Б.Угаров. Отчет № Т. 8171, ИТЭФ, М., 1987.

77. А.И.Балабин, Н.Н.Виноградский, А.Ю.Дядин,А.Б.Зарубин,

78. B.С.Кабанов, Г.Н.Кропачев, Б.К.Кондратьев, В.В.Кушин,

79. C.Б.Манусаджян, Н.М.Миусов, С.В.Плотников, В.И.Тур-чин, С.Б.Угаров. Отчет Т-8341, М., 1988.

80. V.V.Kushin, S.VIPlotnikov. Space Lattice Focusing: On the Way to Extremely Low Accelerated Beam Divergence.-Proc. of the 18th Particle Accelerator Conf.' (PAC99), New York City, NY, USA, vol.5, p.3564 (1999).

81. V.Kushin, S.Plotnikov, A.Zarubin, B.Bondarev, A.Dur-kin. Multiple Channel Space Lattice Focusing and Features of Its Use in Applied RF Linac. Nucl. Instr. & Meth. In Phys. Res. В 161-163 (2000), p.1182.

82. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Многоканальная ускоряющая система с решеточной фокусировкой. Часть 1. Принцип работы. ISBN5-7262-0354-2. В сб. "Научная сессия МИФИ-2001", Т.7, Москва, МИФИ, с.157.

83. В.В.Кушин, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев. Многоканальная ускоряющая -система с решеточной фокусировкой. Часть 2. ВЧ делитель потенциала для ускоряющей структуры. ISBN5-7262-0354-2. В сб. "Научная сессия МИФИ-2001", Т.7, Москва, МИФИ,с.159.

84. V.Kushin, S.Plotnikov, D.N.Seleznev, В.I.Bondarev,

85. A.P.Durkin. Multiple Channel Accelerator Structure with Space Lattice Focusing for' Experimental Ion Linac. Proceedings of European Particle Accelerator Conference (EPAC.2000), Vienna, Austria, 2000, p.860.

86. В.В.Кушин, С.В.Плотников. Многоканальная ускоряющая структура для линейного резонансного ускорителя ионов Патент РФ N'2163426 (2001) .

87. А.Е.Большаков, А.А.Васильев, М.А.Веселов,J1 .J1 .Гольдин,

88. Ю.Д.Безногих, Л.Р.Зиновьев, И.И.Карпов, В.А.Мончин-ский, " В.А.Попов.•О повышении интенсивности ускоренныхпучков ядер в протонных линейных ускорителях. Преtпринт ОИЯИ 9-9592, ОИЯИ, Дубна", 197 6.

89. S.Ohnuma, Th.Sluyters. Limitations of Accélération of Deuterons in Alvarez-Type Proton Linac. -Proc. Of 1968 Linac Accelerator Conférence, BNL 50120, p.201.

90. В.К.Плотников, И.М.Капчинский.• Основные физические параметры линейного ускорителя И-2. Препринт ИТЭФ № 389, М., 1965.

91. С.В.Плотников. Режимы высокочастотной фокусировки в ускоряющих структурах линейных ускорителей ионов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., ИТЭФ, 1986.

92. Н.В.Мак-Лахлан. Теория и приложения функций Матье. М., Советское радио, 1956.

93. А.И.Балабин, В.С.Кабанов, В.В.Кушин, И.М.Липкин. Численное исследование согласования пучка с пространственно-однородным ' квадрупольным каналом. Препринт ИТЭФ-28, М., 1984.

94. Б.И.Бондарев, В,.В.Кушин, Б.П.Мурин, А.П.Федотов. Линейные ускорители ионов. Т.1. М., Атомиздат, 1978.

95. А.Д.Власов. Теория линейных ускорителей. М., Атомиздат, 1965.

96. E.Baron. IEEE Transactions , NS-26, 1979, p.2411.

97. B.B.Кушин. Ускорение ионов в системах с асимметричной фазопеременной фокусировкой. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, М., 197 9.

98. В.В.Кушин, И.Д.Древаль. Расчетные характеристики протонного ускорителя с усовершенствованной фазопеременной фокусировкой на энергию от 70 кэВ до 5 МэВ. Отчет РАИАН СССР № 941, М., 1970.

99. Н.Бор. Прохождение атомных частиц через вещество. М., Изд. иностр. лит., 1950

100. А.М.Балдин, Ю.Д.Безногих и др. Ускорительный комплекс тяжелых ионов. Препринт ОИЯИ 9-11796, Дубна, 1978.114 . Numatron(project), Tokyo University, 1978.

101. И.С.Дмитриев, В.С.Николаев. Полуэмпирический метод расчета равновесного распределения зарядов в пучке быстрых ионов. Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1964, т.47, в.8, с.615.

102. В.Д.Шестаков. Трековые мембраны: теория, эксперимент, основы технологии промышленного производства, применение. Диссертация на соискание ученой степени доктораIтехнических наук,- М., 1995.

103. В.Д.Шестаков, И.Б.Барсуков, Е.Д.Воробьев, В.И.Кузнецов, Ю.Д.Никитский. Устройство для облучения полимерных пленок. Положительное решение по заявке № 5056116/05 от 12Л0.92.

104. П.Ю.Апель. Процесс травления ультрамалых пор в поли-этилентерефталатных пленках, облученных тяжелыми ионами. Б1-18-13023, ОИЯИ, Дубна, 1979.

105. В.А.Баталии, Ю.Н.Волков, Т.В.Кулевой, С.В.Петренко.t

106. Вакуумно-дуговой . источник ионов металлов. Препринт ИТЭФ 37-91, М., 1991.

107. V.A.Batalin, T.V.Kulevoy, S.V.Petrenko, Y.N.Volkov. Vacuum arc ion.source for ITEP RFQ Accelerator. Rew. Scientific Instruments, 65(10), 1'994, p.3104.

108. JI.В.Розанов. Вакуумная техника. .- М., Высшая школа, 1990.

109. A.M.Koehler, R.J.Schneider, J.M.Sisterton. Flattening of proton dose distributions for large-field radiotherapy. Medical Physics, vol.4, 1977, p.297.

110. E.Kashy and B.Sherrill. A method for the uniform charged particle irradiation of large targets. Nucl. Instr. and Meth. In Phys. Res. N-H Amsterdam, B26 (1987)", p.610.

111. B.Blind. Zero-Degree Injection Line for PILAC, the Proposed Los Alamos Pion Linac. IEEE Particle Accelerator Conf. Proc., San Francisco, 1991, Vol.2, p.899.

112. Y.K.Batygin. Multipole Channel Parameters for Equalization of Beam Intensity Distribution. Proc. of the 1993 Part. Accel. Conf., Washington, 1993,Vol.1, p.50.

113. Е.А.Абрамян. Промышленные ускорители электронов. М., 1986, с.165.

114. B.Bogdanovitch^ V.Kalyushnuy, N.Len, A.Nesterovitch, V.Ostanin. Space-time Compression of Atom Beam in the Distance Analysis of Planet Surfaces. Proceedings of EPAC-98, Stockholm, 1998, p.815.

115. В.В.Фролов. Ядерно-физические методы контроля делящихся веществ. Энергоатомиздат, 1989.

116. Yu.A.Svistunov, М.F.Vorogushin, Yu.N.Gavrish, А.V.Sidorov, А.V.Fialkovsky. NPK LUTS project of contraband detection system. In Proc. of the 20 International Linac Conference. Monterey, 2000, V.2, p.639.

117. Таблицы физических величин. Справочник. Под ред. акад. К.Кикоина. М., Атомиздат, 1976.

118. Альфа-, бета- и гамма-спектроскопии. Под редакцией К.Зигбана, М., вып. 2, Атомиздат, 1969, с.240.

119. Е.Адамов. Осуществление российской инициативы позволит решить проблемы безопасности и снизит угрозу распространения. Ядерный контроль, №1, 2001, с.4.

120. С.С.Степанов. Ускоряющая структура. А.с.СССР №1200837

121. Г.М.Анисимов, В.А.Тепляков. Фокусировка ускоряющим полем. ПТЭ, 1963, № 1, с.21.

122. F.Fer, P.Lapostolle, C.Bieth, A.Cabrespine. Cross-gradient focusing in linear accelerators. Труды Международной конференции по ускорителям, Дубна, 1963, М., Атомиздат, 1964, с.513.

123. М.Л.Гусев, В.В^Кушин, С.Б.Манусаджян, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев, С.Б.Угаров, И.В.Хоменко. Многоканальная ускоряющая структура, А.С.СССР № 1424711, 1988.

124. Д.Г.Кошкарев, В.В.Кушин, П.А.Федотов. Многозарядные пучки ионов в линейном ускорителе с фазопеременной фокусировкой. Письма в ЖТФ, 1979, с.5, вып.6, с.341.

125. А.А.Васильев, М.М.Данилов, Ю.Д.Катаржнов,Г.В.Киселев, В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, И.В.Чувило, К.Ф.Гребенкин. Энергетическая ядерная установка. Патент РФ № 2035070, Бюлл. изобр. № 13, 1995.

126. М.М.Данилов, Ю.Д.КатаржновГ.В.Киселев, В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов,К.Ф.Гребенкин. Энергетическая электроядерная установка. Патент РФ № 2035072, Бюлл. изобр. №13, 1995.

127. М.М.Данилов, Ю.Д.Катаржнов, Г.В.Киселев, В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, И.В.Чувило, К.Ф.Гребенкин. Ускорительный комплекс для трансмутации отходов ядерного производства. Патент РФ №2034414, Бюлл/ изобр. № 12, 19'95.

128. М.М.Данилов, Ю.Д.Катаржнов, Г.В.Киселев, В.В.Кушин,

129. А.И.Балабин, . Б.И.Бондарев, В.В.Васильев,

130. A.П.Дуркин, Г.Н.Кропачев, В.В.Кушин, И.О.Паршин,

131. C.В.Плотников. Ускоряюще-фокусирующий канал линейного резонансного ускорителя дейтронов для нейтронного источника.- Научно-технический отчет ИТЭФ, Per. №856, ИТЭФ, М.,' 1993.

132. А.М.Козодаев, О.В.Шведов, В.Н.Конев, Б.Ю.Шарков,

133. В.В.Кушин, В.Г.Недопекин, С.В.Плотников, В.И.Рогов, И.В.Чувило. Радиационно-терапевтический комплекс для облучения глубокозалегающих опухолей. Решение о выдаче, патента РФ по .заявке № 94023430 от 16.04.1996.

134. V.Kushin, E.Otroschenko, S.Plotnikov, B.Sychov. Space distributions of neutron dose in the boron-loaded tissue-equivalent moderator at various incident neutron energies. -Preprint ITEP 27-96,M.,1996.

135. В.В.Кушин, С.В.Плотников, Д.Н.Селезнев. Выбор параметров прототипа ускоряющей секции для неразрушающе-го контроля облученных ТВЭЛов. В сб. "Научная сессия МИФИ-2002"Т.7, М., МИФИ, 2002, с.137.

136. Л.Ф.Ворогушин, Ю.Н.Гавриш. Некоторые аспекты методики идентификации делящихся веществ на удаленныхобъектах с использованием ускоренного пучка ионов водорода. Труды XV Совещания по ускорителям заряженных частиц. Протвино, 1996, т.2, с.385.

137. И.М.Капчинский. Сильноточные линейные ускорители ионов. Успехи физических наук, т.132, в.4, 1980, с.639.

138. Г.Н.Дерновой, А.П.Мальцев. ВЧ согласование пучка на входе линейного ускорителя ионов с ПОКФ. Препринт ИФВЭ 80-48 ОИ, Серпухов, 1980.

139. К.R.Crandall, R.H.Stokes, T.I.Wangler. RF quad-rupole beam dynamics design studies. Proc. of 1979 Linear Accelerator Conference, Montauk, 1979, p.205.