Прискорення пучків важких іонів у лінійних прискорювачах з зустрічно-штирьовою структурою - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРобота виконана в інституті “Плазмової електроніки та нових методів прискорення” Національного наукового центру “Харківський Фізико-Технічний Інститут” Державного Комітету по науці і інтелектуальній власності Міністерства освіти України. Офіційні опоненти:доктор фізико-математичних наук, професор Карась Вячеслав Ігнатович, начальник лабораторії Захист дисертації відбудеться “23“ листопада 1999 р. о 15-00годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.845.01 Національного наукового центру “Харківський фізико-технічний інститут” за адресою: 310108, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру “Харківський фізико-технічний інститут” за адресою: 310108, м.Прискорення пучків важких іонів є однією із галузей науки і техніки, що розвиваються найбільш швидко. Серед уже традиційних напрямків використання важких іонів важливе місце займають дослідження з ядерної фізики і радіаційного матеріалознавства. Проте, в останні роки велика увага приділяється новим професіям пучків важких іонів, таким як дослідження з керованого термоядерного синтезу, а також одержання інтенсивного пучка швидких нейтронів, вивчення надсильних полів тощо. Аналіз рівня розвитку зустрічно-штирьової структури стосовно прискорення пучків важких іонів показує, що деякі конструктивні вузли, пристрої і методи настройки і формування необхідного розподілу прискорюючого поля потребують подальшого удосконалення, що і явилося задачею досліджень, покладених в основу цієї дисертації. вперше для зустрічно-штирьової прискорюючої структури створено повний комплекс систем настройки і формування рівномірного розподілу прискорюючого поля, що дало можливість споруджувати секції прискорювачів значної довжини і спростити їх конструкцію, - створена нова модифікація зустрічно-штирьової прискорюючої структури з прямокутною формою поперечного розрізу резонатора, - показана можливість підвищення енергії іонів на вході в основну секцію лінійного прискорювача важких іонів ЛУМЗІ і таким чином відкрито шлях до розширення діапазону їх мас, - розроблена базова модифікація зустрічно-штирьової прискорюючої структури на поздовжніх несучих елементах зі зрушеною віссю пучка, - розроблено метод і пристрої формування ділянок рівномірного розподілу прискорюючого поля регульованої довжини і таким чином вирішено проблему плавного регулювання енергії у зустрічно-штирьовій структурі, - розроблена конструкція прискорюючої структури, розрахованої на безперервний режим роботи, визначені основні проблеми ВЧ-живлення та видалення тепла з такої структури, - вперше показана можливість прискорення важких іонів у зустрічно-штирьовій структурі на вищих модах, яка дозволяє одержувати енергію іонів вищу за номінальну.Найбільш ефективна і визнана в світі прискорююча структура зустрічно-штирьового типу на Н-хвилі (Interdigital-H structure) в останні роки широко впроваджується в багатьох проектах. Аналіз рівня розвитку зустрічно-штирьової структури стосовно до прискорення пучків важких іонів показує, що конструктивні вузли, пристрої і методи настройки і формування розподілу прискорюючого поля вимагають подальшого удосконалення, що стало завданням досліджень, покладених в основу цієї дисертації, які впроваджено в проекти прискорювачів, що розробляються. Цей параметр визначає малогабаритність зустрічно-штирьової структури, що разом із високим темпом прискорення і значним шунтовим опором дозволяють зробити висновок про цю структуру як найбільш ефективну для прискорення пучків важких іонів у діапазоні енергій до 10 МЕВ/н. Проте, впровадження зустрічно-штирьової структури в реальні прискорювачі повязано зі складністю настройки на задану частоту і формування рівномірного розподілу прискорюючого поля, спричиненої великим зсувом частоти під час внесення навантаження зустрічно-штирьового типу, неоднорідного за своєю природою і відсутністю аксіальної симетрії. В четвертому розділі обгрунтована можливість плавного регулювання енергії важких іонів, що прискорюються в зустрічно-штирьовій структурі, шляхом формування ділянок рівномірного розподілу прискорюючого поля, довжина яких регулюється.У дисертаційній роботі проведено комплексне дослідження і пошук нових шляхів прискорення пучків важких іонів у лінійних прискорювачах із зустрічно-штирьовою структурою. Виконані дослідження і розробки дозволили вирішити ряд принципових проблем, повязаних з більш глибоким розумінням електродинамічних процесів прискорення пучків важких іонів і виконати ряд нових розробок ефективних модифікацій зустрічно-штирьової прискорюючої структури, її систем і елементів конструкції. Завершено розробку комплексу систем настройки і пристроїв формування заданого розподілу прискорюючого поля що мають для зустрічно-штирьової прискорюючої структури вирішальне значення.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ