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 [2017/10/10 19:21]
anastas
ru:i3 [2019/06/06 11:54] (текущий)
Строка 1: Строка 1:
 +~~NOTOC~~
 +<WRAP 100% justify>
 ====== Линейный ускоритель ионов И-3 ====== ====== Линейный ускоритель ионов И-3 ======
-Линейный ускоритель ионов И-3 (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 образом,​ ускоряемый пучок приобретает на выходе ускорителя энергию до 4·Z МэВ,​ где Z – зарядовое число ускоряемого иона. Резонансный 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.\\ +Линейный ускоритель ионов И-3 (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 образом,​ ускоряемый пучок приобретает на выходе ускорителя энергию до 4·Z МэВ,​ где Z – зарядовое число ускоряемого иона. Резонансный 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. 
-\\ + 
-{{:​facilities2.1.png |}}\\ +|  ​{{:​facilities2.1.png?600|Линейный ускоритель И-3}}  | 
-**Рисунок 1 – Линейный ускоритель И-3** ​\\ +|  ​**Рисунок 1Линейный ускоритель И-3** ​ | 
-\\ + 
-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.\\ +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. 
-{{:​facilities2.2.png |}}\\ + 
-**Рисунок 2 – Структурная схема ускорителя И-3**\\ +|  ​{{:​facilities2.2.png?600|Структурная схема ускорителя И-3}}  | 
-\\ +|  ​**Рисунок 2Структурная 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.\\ + 
-\\ +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  ^^+|  ​**Таблица 1Основные характеристики линейного канала ИЛУ И-3** ​ || 
 + Лазерный ионный источник ​ ^^
 | Энергия СО2 – лазера Л5, Дж | 5 | | Энергия СО2 – лазера Л5, Дж | 5 |
 | Энергия СО2 – лазера Л100, Дж | 100 | | Энергия СО2 – лазера Л100, Дж | 100 |
 | Длина дрейфовой трубки,​ м | 1,3 | | Длина дрейфовой трубки,​ м | 1,3 |
-| **Разрывающий промежуток:​** ​ ширина,​ мм | 40 | +| **Разрывающий промежуток:​**|| 
-| апертура, , мм | 70 | +|  ​ширина,​ мм | 40 | 
-| напряжение,​ кВ | 50 | + апертура,​ мм | 70 | 
-| тип электродов | плоскопараллельные | + напряжение,​ кВ | 50 | 
-| Типы генерируемых ионов | С4+, Al11+, Si12+, Fe16+, Ag19+ и др. |+ 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 ^^ ^ Ускоряющий резонатор ^^
 | Резонансная частота,​ МГц | 2,504 | | Резонансная частота,​ МГц | 2,504 |
Строка 27: Строка 31:
 | Амплитуда напряжения на зазоре,​ МВ | 2 | | Амплитуда напряжения на зазоре,​ МВ | 2 |
 | Длина трубки дрейфа,​ мм | 1920 | | Длина трубки дрейфа,​ мм | 1920 |
-| Апертура, , мм | 70-90 |+| Апертура,​ мм | 70-90 |
 | Энергия инжекции,​ кВ | 48 | | Энергия инжекции,​ кВ | 48 |
 ^ ВЧ-группирователь ^^ ^ ВЧ-группирователь ^^
Строка 33: Строка 37:
 | Число ускоряющих зазоров | 2 | | Число ускоряющих зазоров | 2 |
 | Ширина ускоряющих зазоров,​ мм | 50 | | Ширина ускоряющих зазоров,​ мм | 50 |
-| Апертура, , мм | 80 |+| Апертура,​ мм | 80 |
 | Длина пролетной трубки,​ мм | 250 | | Длина пролетной трубки,​ мм | 250 |
-| Максимальная амплитуда напряжения на зазоре,​ кВ | до 10 |\\+| Максимальная амплитуда напряжения на зазоре,​ кВ | до 10 |
  
-//​**2.1. ​Экспериментальные возможности установки**//\\ +===== 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 резонаторе,​ величина которой варьируется в диапазоне до 4 МВ.\\ +Энергия ускоренного пучка ионов на выходе ускорителя И-3 определяется зарядовым числом иона, выбираемым на выходе ЛИИ и амплитудой ускоряющего напряжения в резонаторе,​ величина которой варьируется в диапазоне до 4 МВ. 
-Максимальная интенсивность ускоренного пучка составляет ~1011 частиц/​c для легких ионов (типа С4+), ~1010 частиц/​c для средних по массе ионов (типа ​Fe16+) и ~109 частиц/​c для тяжелых ионов типа ​Ag19+ и тяжелее.\\ +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.\\ +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.\\ + 
-\\ +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**\\+ 
 +|  ​**Таблица 2.2 – Характеристики пучка ионов в зоне облучения И-3** ​||
 | Энергия ионов | до 4Z МэВ | | Энергия ионов | до 4Z МэВ |
 | Размер рабочей зона облучения | до 60 мм | | 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>​ | +| 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% |\\ +| Неравномерность интегрального потока протонов за 1 импульс в пределах рабочей зоны облучения | не более ±15% | 
-\\ + 
-//​**2.2. ​Основные направления использования ускоренного пучка**//\\ +===== 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 техники,​ а также планируется ее использование по следующим направлениям:​\\+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 техники,​ а также планируется ее использование по следующим направлениям:​
   * радиационная обработка полупроводниковых структур для улучшения их эксплуатационных параметров   * радиационная обработка полупроводниковых структур для улучшения их эксплуатационных параметров
   * исследования радиационно-индуцированных изменений материалов при воздействии пучка заряженных частиц   * исследования радиационно-индуцированных изменений материалов при воздействии пучка заряженных частиц
   * исследования по радиационной биологии   * исследования по радиационной биологии
   * методические исследования аппаратуры физических исследований   * методические исследования аппаратуры физических исследований
 +</​WRAP>​
ru/i3.1507663273.txt.gz · Последние изменения: 2019/06/06 11:57 (внешнее изменение)