Ускорительный Центр ИТЭФ

Многоцелевой тяжелоионный ускорительно-накопительный комплекс ИТЭФ-ТВН

Инструменты пользователя

Инструменты сайта


ru:i2

Линейный ускоритель протонов И-2

Линейный ускоритель протонов И-2 позволяет ускорять в импульсном режиме протонный пучок до энергии 24,6 МэВ с амплитудой тока до 200 мА. Основные параметры ускорителя И-2 приведены в таблице 1. Ускоритель включает в себя три ускоряющие структуры: форинжектор – ускорителя прямого действия с ускоряющим потенциалом 700 кВ и два высокочастотных ускоряющих резонатора с дрейфовыми трубками (структура Альвареца) доускоряющие пучок, соответственно, до 6,12 МэВ и 24,6 МэВ. На выходе ускорителя построена сеть ионопроводов для измерения параметров ускоренного пучка и его практического использования, а также для транспортировки и инжекции пучка в кольцо синхротрона У-10. Блок-схема ускорителя И-2 показана на рисунке 1

Таблица 1. Основные параметры ускорителя протонов И-2
Наименование параметра Значение
Выходная энергия, МэВ 0,7÷24,6
Амплитуда выходного импульсного тока пучка, мА 200
Ширина импульса тока пучка, мкс 10
Частота повторения импульсов до 1 Гц
Интенсивность ускоренного пучка, частиц/с 1013
Частота ускоряющего поля, МГц 148,5
Длительность ВЧ-импульса генератора, мкс 300
Длина резонатора, м 18,4
Диаметр резонатора, мм 1370
Апертура, см 2,0/2,5
Амплитуда ср. поля на оси, кВ/см 20/23
Импульсная мощность потерь в меди, МВт 2,6

Форинжектор представляет собой ускорительную трубку, на один конец которой подается импульсное ускоряющее напряжение 700 кВ при помощи импульсного трансформатора ИТ-800. На высоковольтном конце ускоряющей трубки установлен источник протонов типа Дуоплазматрон. Между форинжектором и первым ускоряющим резонатором находится согласующий канал, состоящий из шести пар магнитных квадрупольных линз. В согласующем канале размещен также группирователь (банчер), осуществляющий продольную группировку пучка на входе в ускоряющий резонатор для увеличения интенсивности ускоренного пучка.

Структура протонного инжектора И-2
Обозначения: Гараж ‑ экранированный объем под потенциалом 700 кВ, в котором размещен ионный источник и др. оборудование форинжектора, КФИ – камера форинжектора, в которой установлены индукционные датчики, КН – камера наблюдения, К – корректор, ПИФО – камера для измерения эмиттанса пучка, З – вакуумный затвор, ПМ – поворотный магнит
Рисунок 1. Структура протонного инжектора И-2

Ускоряющие резонаторы работают на частоте 148,5 МГц и размещены в общем вакуумном объеме длиной 18,4 м и диаметром 1,9 м (рисунок 2). Питание резонаторов осуществляется от двух фазируемых ВЧ генераторов с импульсной мощностью до 5 МВт.

Вакуумный объем ускоряющих резонаторов линейного ускорителя И-2
Рисунок 2. Вакуумный объем ускоряющих резонаторов линейного ускорителя И-2

Система автоматического регулирования предусматривает возможность подстройки собственной частоты резонаторов, механического и электронного регулирования разности фаз ускоряющего ВЧ поля в резонаторах и стабилизации амплитуды ускоряющего ВЧ поля.

Поперечная фокусировка частиц осуществляется при помощи магнитных квадрупольных линз, размещенных в пролетных трубках ускоряющего канала резонаторов.

Экспериментальные возможности установки И-2

Ускоренный пучок протонов на выходе ускорителя может варьироваться по энергии в диапазоне от 0,7 до 24,6 МэВ. Облучение образцов может осуществляться внутри вакуумного объема камеры, установленной на выводном ионопроводе ускоренного пучка, либо при атмосферных условиях с выводом ускоренного пучка из вакуумной камеры выводного ионопровода через окно, перекрытое фольгой из алюминия толщиной 100 мкм. Характеристики пучка в зоне облучения образцов могут варьироваться настройкой режима ускорения частиц и оптического канала. Диапазоны рабочих параметров приводятся в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики пучка протонов в зоне облучения и-2
Наименование параметра Значение
Энергия протонов в вакуумном объеме (0,7÷24,6) МэВ ±1%
Энергия протонов в атмосфере (5÷21) МэВ ±10%
Размер рабочей зона облучения до 100 мм
Плотность интегрального потока протонов за 1 импульс в центре рабочей зоны облучения (106÷1012) см-2
Неравномерность интегрального потока протонов за 1 импульс в пределах рабочей зоны облучения не более ±15%

Основные направления использования ускоренного пучка

Ускоренный протонный пучок установки И-2 используется для прикладных исследований и промышленного применения по следующим направлениям:

  • испытание радиационной стойкости материалов
  • радиационная обработка полупроводниковых структур для улучшения их эксплуатационных параметров
  • исследование радиационно-индуцированных изменений материалов при воздействии протонного пучка
  • исследования по радиационной биологии
  • методические исследования аппаратуры физических исследований

Расширение экспериментальных возможностей ускорительной установки И-2

Экспериментальные возможности ускорителя протонов И-2 могут быть расширены за счет увеличения длительности импульса ускоренного пучка до 100 мкс и, соответственно, повышения интенсивности ускоренных протонов до 1014 частиц/с. Эта задача может быть решена соответствующей модификацией ионного источника и улучшением рабочих характеристик системы стабилизации амплитуды ускоряющего напряжения.

При повышении интенсивности ускоренного пучка появится дополнительная возможность использования протонного ускорителя И-2:

  • для производства короткоживущих изотопов
  • для создания квазимоноэнергичного источника нейтронов с перестраиваемым спектром в диапазоне энергий десятков МэВ для исследований в области нейтронной физики.
ru/i2.txt · Последние изменения: 2017/10/13 23:29 — palex