книги из ГПНТБ / Гуртовой М.Е. Вопросы физики быстрых нейтронов. Спектрометрия быстрых нейтронов по времени пролета

ускорения.

Однако и при этом на практике длительность импульса мень

ву я

3

ноек

нельзя было получить, а оредний ток не превышал I мка.

Ватем,

для

получения

импульсов дл и тельности менее

2 ноек

было при­

менено

дополнительное

прерывание

пучка после

ускорения

о со о твет­

ствующей потерей среднего то ка .

Наконец, для

повышения

интенсивнос­

ти

в

импульсе

и уменьшения его

длительности

была

применена

кяиотроі

яая группировка. Схема генератора показана

на

р и о .Іб .

Выоокочвотот-

аый

ионный

иоточник о Е-раэрядом

(чао то та

ІЗО

Мгц)

д ает на

выхода

энергетический

разброс менее

30

э в . После

одиночной линзы

пучок с

энер гіей 30

кэа

фокусировался

на

диафрагму

диаметром

2 ,3

мм, р а с­

положенную

на расстоянии 32 см от входа в

ускорительныя тр у б к у .Р аз­

ворот

пучка

по

эллипсу осущ ествлялся напряжением о

чаототой

3 мгц.

бы в этих условиях применить чаототу 5

мгц и

для группирования,то

понадобилась бы амплитуда модуляции до

13 к а в ,

чтобы "временной"

фокуо

совм ести ть

с

мишенью. Это со о тве тству е т

коэффициенту модуля­

ции по

энергии

Е т

15 К эЬ

п с

0) = -г— *=-rh -"Г =

0,5

Ел

30Кэб

При та£ом значении

а

провести'пучок

на мишень практически не­

возможно , Обычно

о. 4

0 ,1

. (З д есь подразумевается максимальное

от периода Т

,

при

этом фактически вносимый разброс энергий в

"рабочий" импульс

равен

ДЕ » 0 .7 7 Е ) *

Для понижения максимальной амплитуды модулирующего.напряжения

и уменьшения габаритов

группироватеяя рабочую частоту для не'го

' приилооь повысить

до

15

М*;ц. Одновременно для снижения энѳр гети чес-

-

37 -

кого разброса в пучка до

±4

кэв (при 6

Мэд}была

увеличена

эквива­

лентная длина дрейфа путей увеличения расстояния

Р

от диафрагмы

до входа уокорительной трубки

(6 4 ом вместо 32 см ). Однако

полносты

проблема геометрической фокусировки пучка этим не

реш алась.

По р а с ­

четам Элкинда (Э і5 Э ) фокуоное

расстояние

L = f ( N ) ,

гд е :

N - о т -

ким

образом,

при модуляции

энергии ннжекции мы получаем большой

раз­

брос

фокуоного

расстояния

A L

,

что

приводит к

размазыванию пучка

на

мишени.

На ри о .17

приведены две кривые,

соответствующие двум

величи­

нам

Р

до

и лооле

переделки,

а также области

изменения

К =85

и 150

при модуляции энергии инжекции

+ 3 кэв и энергии

частиц

на

выхода 2

Мэв

и б Мэв, Из рисунка

видно, что

фокуоировка

(п р е­

делы

изменения

Д(_

) менее чувствительна к модуляции энергии

при

N = 1 5 0 ,

чем

при

рабочем

N *8 5

(для одного

и то го

же

Р

) .

С другой отороны

при

Р

*6 4

ом чувстви тел ьность

понижена для

обо­

их

N

и получается

отрицательное

значение для

L , T . B .

пучок

фокусируется до выхода из трубки. На выходе дополнительно отоят

сильно-фокусирующие квадрупольныѳ электростатические линзы, что

позволяет провести пучок через магнит и сфокусировать его

на

мише­

ни.

Ускоритель

продолжает работать при среднем значении

N = 8 5 .

Для

сохранения

этой величины при

изменении энергии

частиц

на

выхо­

де

от

2 Мэв до

б Мэв, соответствующим образом изменяется энергия

инжекции. Для этого в

зазор е между вырезающей диафрагмой

и входом

в

ускорительную

трубку

начальная

энергия частиц

30

кэв

изменяется

на

величину

от

- 5 ,5 кэв до

+ 4 0 ,5

к э в .

В

связи

о увеличением

размеров кондуктора

размеры

бака

также

'г •,

------1---------------

з----------------

L

-L

г

4

5

Напряжение но ускорителе,

Mb

пучка, дефокусировки

его и электрических пробоев.

Применение клистронной

группировки позволило

получить

импульсы

длительностью до 1 ,5

ноек о

пиковым током около

200 мка.

Длитель­

щих 10 мка,

что

по мнению автор ов, вероятно,

овязано

с расталкива­

ющим действием объемного зар яда. Максимальное

значение

среднего то ­

ка

для протонов

- 20 мка. Измеренное

значение

коэффициента

сжатия

не

менее 4 . Достикимая верхняя

граница

оценивается

авторами

не вы -

■ е

1 2 .

Недавно

Тикессон и Уидяинг

(Т и 70)

сообщили об

использовании

клистронной

группировки на

электростатическом

генераторе на

б Мэв.

Расположение

отдельных

узлов системы группировки

(р и с .1 9 ) и

таковых для

рассмотренного

выше ускорителя (А нбб). Различие

заклю­

чается только в том, что

одиночная

линза

расположена не

у

выхода

источника ионов, а между

отклоняющими пластинами. Основные

хар акте­

ристики ускорителя таковы: длительность импульса I нсек

и даже

меньше; средний

ток

7

мка при часто те повторения импульсов I Мгц;

коэффициент

ихаяия

(по

току) около

1 0 ;

часто та группирующего

напряжения

15

Мгц.

Были проведены интересные исследования зависимости минималь­

ной длительности импульсов от режима работы генер атор а.

При

идеаль­

ной ионно-оптической системе ожидалась минимальная длительность

импульса 0 ,6 7 н се к . Однако

в реальных условиях дегруппирующее дей ­

стви е

оказывают

следующие

основные

факторы:

І)иачальный

энергети ­

ческий

разброс

ионов

при

выхода из

и сточника;

2 ) энергетический

р азбр ос, вносимый системой отклонения;

3)расталкивающее действие

объемного заряда

; ^врем енной разброс

при повороте пучка на 90°

в анализирующем

м агните.

!

истории uoHoft

/іинзо Сфокус I)

Отклоняющие пластины прерыбтлелв

Одиночное линзо (фокус 2)

■*

j.'l'' r-?jfTi

U‘Т

I

j;р->4|w

T

Группирующие зпзоры

п

труОкойруппиробшпеля

]

Дипшраемп прерывателя

г.

• I _ J

L_

V -

Линза (Фокус3)

Г:

I з ;

І

t

■

Tpyfinn flpeuqm

|j

ЛлнтиниеЬый диск

-

- - X

**+—

--- Ускорительная тру&ка

магните

зави си т

от

энергии ионов. И

,

наконец, действие

объемного

заряда

зависи т

как

от

энергии ионов

и

их

плотности в с г у с т к е ,

так

и от эквивалентной

длины дрейфа.

Все перечисленные

факторы

играет

тем

большую роль,

чем ниже

напряжение ускорителя

(р н с .ІѲ ),

На

этом же рисунке крестиками

пока­

ной колонной,

когда нижняя половина ее

зазем л ялась. При

этом

укора­

чи валась эквивалентная длина дрейфа.

Заметное

укорочение длительности

импульса говорит

о том,

что

рителя эквивалентная длина

дрейфа

составляла 2 9 0 , 410 и 1430 мм

при напряжении на ускорителе

5 , 3 ;

4 ,0 и 2 ,0 Мв, со о тве тстве н н о .За­

ния

к к ач

еству пучка в тандемных уо кор и теіях. Дело в том, что и з -

за большой

хроматической аберрации только при определенной энергии

инжекции можно получить оптимальные условия

фокуоировки. Причем','

очень

важно получить хорошую фокусировку в

районе обдирочной камеры

На р и с .20

показана зависимоть

потери пучка протонов о

энергнеб

инжекции 60

кэв

от

степени модуляции его при группировании

(б е з

прерывания

п у ч к а ).

По оси абсцисс

отложена амплитуда модулируетего

гии модуляции. По оси

ординат -отношение тока на выходе ускорителя

к начальному току при

отсутствии группирования.

»0

г.С*

3.0.

40

ІО

ДмплитуЭп

группирования. Кв

Рис. 2 0 . Зависимость тока

на

выходе ускорителя

от

энергетического

разброса в пучке, вносимого группировкой

(О л 6 7 ).

Указанные измерения проведены при реконструкции ускорителя на

12 Мэв в Англии

(0 л б 7 ). Применение

клистроннъй группировки

до уско ­

рениям прерывания

на выходе ускорителя позволило получить импульсы

длительностью

2

ноек

с использованием 1 0 -1 2 # непрерывного

пучка,и

длительностью

I

нсек

при использовании

6 # . Оптимальное

напряжение

группирования было 650 в (энергия модуляции 650

эвхЧ

= 2 ,6

к э в ) .

Частота следования

импульсов

5

Чгц. Из р и с .20

видно,

что

при

ртом только 6

0 #

постоянного

пучка

можно

провести

на

мишень. Кини-

рывания

для тандемного

ускорителя, описанного ранее в работе Лефевра

и др. (Леб2). На рис.21

показаны основные узлы устройства.

При пре­

рывании пучка до ускорения длительность импульса оказалась

не менее

б нсек

вместо

ожидаемых

2 нсек. Увеличение обусловлено, как

упоми­

налось

выше,

энергетическим разброоом отрицательных ионов,

вылета­

ускорения служили отклоняющие пластины длиной

50 см (расстояние

между пластинами

2см), на которые

подавалооь

напряжение

5 кв

(эф­

фективное

значение) о частотой 4 Мгц. После 4 м дрейфового

пути

рас­

полагались

щели

прерывателя. Их ширина составляла

примерно I

мм. -

Таким путем длительность импульса понижалась до è-'нсек. Пластины

располагались

так, чтобы отклонение

пучка происходило в плоскости,

і '■

что­

перпендикулярной плоскости отклонения в анализирующем магните,

бы не нарушать работу системы стабилизации энергии

ускорителя.

Система

группировки показана

в правой

части

рисунка.

Ед. ра­