Ускорительный Центр ИТЭФ

Многоцелевой тяжелоионный ускорительно-накопительный комплекс ИТЭФ-ТВН

Инструменты пользователя

Инструменты сайта


ru:i3

Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

Ссылка на это сравнение

Предыдущая версия справа и слева Предыдущая версия
Следующая версия
Предыдущая версия
ru:i3 [2013/10/21 06:54]
palex
ru:i3 [2019/06/06 11:54] (текущий)
Строка 1: Строка 1:
-====== ​Ионный ​инжектор И-3 ====== +~~NOTOC~~ 
-Ионный ​инжектор И3 был ​сконструирован в 1985-89 гг. на основе импульсного +<WRAP 100% justify>​ 
-линейного ускорителя электронов ИЛУ-2, созданного в ИЯФ (г. Новосибирск). +====== ​Линейный ​ускоритель ионов ​И-3 ====== 
-Первоначальная конфигурация И-3 была рассчитана на ионы ​с отношением заряда к массе < 0.1 и использовалась для ускорения ионов однозарядного ​азота до энергии ​~0.1 МэВ/а.е.м. с током ускоренных частиц ​~100 мкА. Ускоренные в И-3 ионы удалось инжектировать в кольцо У-10, ​была получена ​циркуляция+Линейный ​ускоритель ионов ​И-(рисунок 1) предназначен для использования в качестве инжектора ионного пучка в кольцевой ускоритель, а также может использоваться как самостоятельный ускоритель для исследовательских задач в области ядерной физики. Ускоритель И-3 представляет собой ​импульсный резонатор с одной пролетной трубкой и двумя ​ускоряющими зазорами,​ работающий на частоте 2,​504 МГц при напряжении на каждом зазоре до 2 МВ, таким ​образомускоряемый пучок приобретает на выходе ускорителя энергию до 4·Z МэВ, ​где Z – зарядовое число ускоряемого ионаРезонансный контур ускоряющей ​структуры, представляющий из себя четвертьволновую линию, возбуждается импульсным двухкаскадным ВЧ-генератором,​ охваченным контуром обратной связи, стабилизирующим ​амплитуду ВЧ-напряжения ​на ускоряющих зазорах. Импульсный автогенератор ​малой мощности – порядка ​нескольких киловатт – служит для ​предварительного подвозбуждения резонатора и обеспечивает прохождение области низкой добротности при малых амплитудах ВЧ-напряжения ​(мультипактора) и выход в рабочую точку с большой крутизной. Анодное питание ВЧ-генератора ​ осуществляется от линейного ​модулятора, задающего длительность ​импульса ​ВЧ-напряжения. 
-однако ускорение ​получить не удалось из-за недостаточно высокого вакуума.  + 
-В результате реконструкции И-3 по проекту ИТЭФ-ТВН ​была изменена конфигурация ускоряющей структуры под  +|  {{:​facilities2.1.png?​600|Линейный ускоритель И-3}} ​ | 
-ускорение ​ионов с отношением заряда к массе 0.2–0.5, ​выбрано новое ​месторасположение ​бака резонаторапостроен +|  **Рисунок 1. Линейный ускоритель И-3** ​ | 
-согласующий канал ​между лазерным ионным ​источником и резонаторома также сооружен + 
-ионопровод, связывающий И-3 с магнитным кольцом УКПервый ускоренный пучок на +Структурная схема ускорителя ионов И-3 показана на рисунке 2, основные параметры ускорителя приведены в таблице 1. Ускоряемые ионы генерируются ​в мишенной камере лазерного ионного источника (ЛИИ) и поступают на вход ускоряющего резонатора через ​согласующий канал с тремя электростатическими линзами и группирователем, обеспечивающим формирование ​банчевой структуры пучка на частоте основного ускоряющего резонатора. Генератор ВЧ-группирователя ​управляется частотой резонансного ​контура ​ускоряющей структуры через фазовращатель,​ обеспечивающий регулирование ​фазы формируемого сгустка пучка относительно фазы ускоряющего напряжения. 
-выходе реконструированного И-3 был ​получен в 1998 г., в настоящее время ​И-3 ускоряет + 
-ионы ​С<​sup>​4+</​sup> ​с током ~7 мА до энергии 1.3 МэВ/а.е.м., проводились работы по ускорению ионов алюминия, железа и серебра. +|  {{:​facilities2.2.png?​600|Структурная схема ускорителя И-3}} ​ | 
-{{:i3.png |}}+|  **Рисунок 2. Структурная ​схема ускорителя И-3**  | 
 + 
 +Установка позволяет ускорять разные ​типы ионов, генерируемых на выходе ЛИИ. Тип ускоряемых ионов выбирается ​установкой в мишенной камере ЛИИ цилиндрической поверхности диска из соответствующего материала касательной ​к фокальной плоскости лазерного луча, создающего факел высокотемпературной плазмы. Рабочий диск выбирается ​перемещением в вертикальном направлении мишенного барабана,​ составленного из набора дисков разных материалов. 
 + 
 +|  **Таблица 1. Основные характеристики ​линейного канала ИЛУ И-3** ​ || 
 +^  Лазерный ​ионный источник ​ ^^ 
 +| Энергия СО2 – лазера Л5, Дж | 5 | 
 +| Энергия СО2 – лазера Л100, Дж | 100 | 
 +| Длина дрейфовой трубки,​ м | 1,3 | 
 +| **Разрывающий промежуток:​**|| 
 +|  ширина, мм | 40 | 
 +|  апертура, мм | 70 | 
 +|  ​напряжение, ​кВ | 50 | 
 +|  тип электродов | плоскопараллельные | 
 +| Типы генерируемых ионов | С<​sup>​4+</​sup>,​ Al<​sup>​11+</​sup>,​ Si<​sup>​12+</​sup>,​ Fe<​sup>​16+</​sup>,​ Ag<​sup>​19+</​sup>​ и др. | 
 +^ Ускоряющий резонатор ^^ 
 +| Резонансная частота,​ МГц | 2,504 | 
 +| Число ускоряющих зазоров | 2 | 
 +| Ширина ​ускоряющих зазоров,​ мм | 250 | 
 +| Амплитуда напряжения на зазоре,​ МВ | 2 | 
 +| Длина ​трубки дрейфа,​ мм | 1920 | 
 +| Апертура, мм | 70-90 | 
 +| Энергия инжекции,​ кВ | 48 | 
 +^ ВЧ-группирователь ^^ 
 +| Геометрическая ​длина, м | 0,4 | 
 +| Число ​ускоряющих зазоров | 2 | 
 +| Ширина ускоряющих зазоров,​ мм | 50 | 
 +| Апертура, мм | 80 | 
 +| Длина пролетной трубкимм | 250 | 
 +| Максимальная амплитуда напряжения на зазоре, ​кВ | до 10 | 
 + 
 +===== Экспериментальные возможности установки ===== 
 +Энергия ускоренного пучка ионов ​на выходе ускорителя И-3 определяется зарядовым числом иона, выбираемым на выходе ЛИИ и амплитудой ускоряющего напряжения в резонаторевеличина которой варьируется в диапазоне до 4 МВ. 
 +Максимальная интенсивность ускоренного пучка составляет ~10<​sup>​11</​sup>​ частиц/​c ​для легких ионов (типа С<​sup>​4+</​sup>​),​ ~10<​sup>​10</​sup>​ частиц/​c для средних по массе ​ионов (типа Fe<​sup>​16+</​sup>​) и ~10<​sup>​9</​sup>​ частиц/c для тяжелых ионов типа Ag<​sup>​19+</​sup>​ и тяжелее. 
 + 
 +Облучение образцов ​может осуществляться внутри вакуумного объема камеры, установленной на выводном ионопроводе ускоренного пучка. Регулируемые параметры ускоряющего резонатора и выходной ​ионопровод ​позволяют формировать требуемые характеристики ускоренного пучка ​на испытательном стенде с использованием квадрупольных линз и анализирующего магнита. 
 + 
 +Характеристики пучка ​в зоне облучения образцов могут варьироваться настройкой режима ​ускорения частиц и оптического канала. Диапазоны значений рабочих параметров приведены в таблице 2. 
 + 
 +|  **Таблица 2.2 – Характеристики ​пучка ионов в зоне облучения И-3** || 
 +| Энергия ионов | до 4Z МэВ | 
 +| Размер рабочей зона облучения | до 60 мм | 
 +| Плотность интегрального потока протонов за 1 импульс в центре рабочей зоны облучения | (10<​sup>​6</​sup>​÷10<​sup>​10</​sup>​) см<​sup>​-2</​sup>​ | 
 +| Неравномерность интегрального потока протонов за 1 импульс в пределах рабочей зоны облучения | не более ±15% | 
 + 
 +===== Основные направления использования ускоренного ​пучка ===== 
 +Ускорительная установка ​И-3 использовалась в качестве инжектора тяжелых ионов комплекса кольцевых ускорителей ИТЭФ-ТВН. В настоящее время установка используется для технологических исследований по тематике физики пучков заряженных частиц и ускорительной техникиа также планируется ее использование по следующим направлениям: 
 +  * радиационная обработка полупроводниковых ​структур для улучшения их эксплуатационных параметров 
 +  * исследования радиационно-индуцированных ​изменений материалов при воздействии пучка ​заряженных частиц 
 +  * исследования по радиационной ​биологии 
 +  * методические исследования аппаратуры физических исследований 
 +</​WRAP>​
ru/i3.1382338450.txt.gz · Последние изменения: 2019/06/06 11:57 (внешнее изменение)