Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН
В ИЯИ РАН на сильноточном линейном ускорителе создаётся инжектор ионов Н⁻ с энергией 400 кэВ со средним током пучка до 400 мкА и частотой следования импульсов до 50 Гц. Пуск инжектора произведен в декабре 2006 г. Получен импульсный ток 7 мА при частоте и длительности импульсов 10 Гц и 180 мкс, соо...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111219 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН / А.С. Белов, В.И. Дербилов, С.К. Есин, В.Н. Зубец, Ю.Ж. Калинин, В.С. Клёнов, Л.П. Нечаева, Е.С. Никулин, В.Л. Серов, А.В. Турбабин, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов, В.П. Якушев // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 3. — С. 110-112. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-111219 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Белов, А.С. Дербилов, В.И. Есин, С.К. Зубец, В.Н. Калинин, Ю.Ж. Клёнов, В.С. Нечаева, Л.П. Никулин, Е.С. Серов, В.Л. Турбабин, А.В. Фещенко, А.В. Фролов, О.Т. Якушев, В.П. 2017-01-08T19:03:59Z 2017-01-08T19:03:59Z 2008 Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН / А.С. Белов, В.И. Дербилов, С.К. Есин, В.Н. Зубец, Ю.Ж. Калинин, В.С. Клёнов, Л.П. Нечаева, Е.С. Никулин, В.Л. Серов, А.В. Турбабин, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов, В.П. Якушев // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 3. — С. 110-112. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111219 621.387.143 В ИЯИ РАН на сильноточном линейном ускорителе создаётся инжектор ионов Н⁻ с энергией 400 кэВ со средним током пучка до 400 мкА и частотой следования импульсов до 50 Гц. Пуск инжектора произведен в декабре 2006 г. Получен импульсный ток 7 мА при частоте и длительности импульсов 10 Гц и 180 мкс, соответственно. В ІЯД РАН на потужнострумовому лінійному прискорювачі створюється інжектор іонів Н⁻ з енергією 400 кеВ з середнім струмом пучка до 400 мкА і частотою проходження імпульсів до 50 Гц. Пуск інжектора зроблений у грудні 2006 р. Отримано імпульсний струм 7 мА при частоті і тривалості імпульсів 10 Гц і 180 мкс. In the INR of RAS the H⁻ injector was developed with the following parameters: mean current up to 400 µA; pulse repetition rate 50 Hz; energy of ions 400 keV. Commissioning of the H⁻ injector was started in the end of 2006 and 7 mA pulse H⁻ current with 180 µs pulse duration, 10 Hz pulse repetition rate has been obtained. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Грант №04-02-16315. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и техника ускорителей Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН Пуск інжектора негативних іонів водню для лінійного прискорювача ІЯД РАН Start-up of the H-injector for the INR linac Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| spellingShingle |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН Белов, А.С. Дербилов, В.И. Есин, С.К. Зубец, В.Н. Калинин, Ю.Ж. Клёнов, В.С. Нечаева, Л.П. Никулин, Е.С. Серов, В.Л. Турбабин, А.В. Фещенко, А.В. Фролов, О.Т. Якушев, В.П. Физика и техника ускорителей |
| title_short |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_full |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_fullStr |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_full_unstemmed |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН |
| title_sort |
пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ияи ран |
| author |
Белов, А.С. Дербилов, В.И. Есин, С.К. Зубец, В.Н. Калинин, Ю.Ж. Клёнов, В.С. Нечаева, Л.П. Никулин, Е.С. Серов, В.Л. Турбабин, А.В. Фещенко, А.В. Фролов, О.Т. Якушев, В.П. |
| author_facet |
Белов, А.С. Дербилов, В.И. Есин, С.К. Зубец, В.Н. Калинин, Ю.Ж. Клёнов, В.С. Нечаева, Л.П. Никулин, Е.С. Серов, В.Л. Турбабин, А.В. Фещенко, А.В. Фролов, О.Т. Якушев, В.П. |
| topic |
Физика и техника ускорителей |
| topic_facet |
Физика и техника ускорителей |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Пуск інжектора негативних іонів водню для лінійного прискорювача ІЯД РАН Start-up of the H-injector for the INR linac |
| description |
В ИЯИ РАН на сильноточном линейном ускорителе создаётся инжектор ионов Н⁻ с энергией 400 кэВ со
средним током пучка до 400 мкА и частотой следования импульсов до 50 Гц. Пуск инжектора произведен в
декабре 2006 г. Получен импульсный ток 7 мА при частоте и длительности импульсов 10 Гц и 180 мкс, соответственно.
В ІЯД РАН на потужнострумовому лінійному прискорювачі створюється інжектор іонів Н⁻ з енергією
400 кеВ з середнім струмом пучка до 400 мкА і частотою проходження імпульсів до 50 Гц. Пуск інжектора
зроблений у грудні 2006 р. Отримано імпульсний струм 7 мА при частоті і тривалості імпульсів 10 Гц і 180 мкс.
In the INR of RAS the H⁻ injector was developed with the following parameters: mean current up to 400 µA;
pulse repetition rate 50 Hz; energy of ions 400 keV. Commissioning of the H⁻ injector was started in the end of 2006
and 7 mA pulse H⁻ current with 180 µs pulse duration, 10 Hz pulse repetition rate has been obtained.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/111219 |
| citation_txt |
Пуск инжектора отрицательных ионов водорода для линейного ускорителя ИЯИ РАН / А.С. Белов, В.И. Дербилов, С.К. Есин, В.Н. Зубец, Ю.Ж. Калинин, В.С. Клёнов, Л.П. Нечаева, Е.С. Никулин, В.Л. Серов, А.В. Турбабин, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов, В.П. Якушев // Вопросы атомной науки и техники. — 2008. — № 3. — С. 110-112. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT belovas puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT derbilovvi puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT esinsk puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT zubecvn puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT kalininûž puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT klenovvs puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT nečaevalp puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT nikulines puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT serovvl puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT turbabinav puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT feŝenkoav puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT frolovot puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT âkuševvp puskinžektoraotricatelʹnyhionovvodorodadlâlineinogouskoritelâiâiran AT belovas puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT derbilovvi puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT esinsk puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT zubecvn puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT kalininûž puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT klenovvs puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT nečaevalp puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT nikulines puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT serovvl puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT turbabinav puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT feŝenkoav puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT frolovot puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT âkuševvp puskínžektoranegativnihíonívvodnûdlâlíníinogopriskorûvačaíâdran AT belovas startupofthehinjectorfortheinrlinac AT derbilovvi startupofthehinjectorfortheinrlinac AT esinsk startupofthehinjectorfortheinrlinac AT zubecvn startupofthehinjectorfortheinrlinac AT kalininûž startupofthehinjectorfortheinrlinac AT klenovvs startupofthehinjectorfortheinrlinac AT nečaevalp startupofthehinjectorfortheinrlinac AT nikulines startupofthehinjectorfortheinrlinac AT serovvl startupofthehinjectorfortheinrlinac AT turbabinav startupofthehinjectorfortheinrlinac AT feŝenkoav startupofthehinjectorfortheinrlinac AT frolovot startupofthehinjectorfortheinrlinac AT âkuševvp startupofthehinjectorfortheinrlinac |
| first_indexed |
2025-11-25T22:54:31Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:54:31Z |
| _version_ |
1850575577733398528 |
| fulltext |
УДК 621.387.143
ПУСК ИНЖЕКТОРА ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ ВОДОРОДА
ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ ИЯИ РАН
А.С. Белов, В.И. Дербилов, С.К. Есин, В.Н. Зубец, Ю.Ж. Калинин, В.С. Клёнов,
Л.П. Нечаева, Е.С. Никулин, В.Л. Серов, А.В. Турбабин, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов,
В.П. Якушев
Институт ядерных исследований РАН, Москва, Россия
E-mail: nikulin@inr.ru
В ИЯИ РАН на сильноточном линейном ускорителе создаётся инжектор ионов Н- с энергией 400 кэВ со
средним током пучка до 400 мкА и частотой следования импульсов до 50 Гц. Пуск инжектора произведен в
декабре 2006 г. Получен импульсный ток 7 мА при частоте и длительности импульсов 10 Гц и 180 мкс, соот-
ветственно.
В Институте ядерных исследований Российской
академии наук для получения пучка отрицательных
ионов водорода на сильноточном линейном ускори-
теле (ЛУ) в дополнение к работающему протонному
инжектору был разработан инжектор ионов Н-. Он
должен обеспечить ЛУ пучком ионов Н- со следую-
щими параметрами: энергия ионов − 400 кэВ; частота
следования импульсов тока пучка − до 50 Гц; дли-
тельность импульсов − до 200 мкс; средний ток пучка
ионов − до 400 мкА. В выборе основных технических
решений был широко использован опыт эксплуата-
ции и усовершенствования протонного инжектора
[1]. Необходимое согласование пучка из ионного ис-
точника (ИИ) со входом в канал транспортировки,
как в «бесшумовом», так и в «шумовом» режимах ра-
боты ИИ, осуществляется одной электростатической
линзой в начале ускорительной трубки (УТ) и элек-
тродами УТ. Автоматизированное управление систе-
мами инжектора выполнено на основе программного
пакета LabVIEW с использованием стандартных мо-
дулей National Instruments Corp. [1,2]. Система пита-
ния ИИ, находящаяся под ускоряющим потенциалом
400 кВ, управляется на тех же принципах по волокон-
но-оптическому кабелю.
Элементы источника импульсного ускоряющего
напряжения 400 кВ и ускорительной трубки, а также
общая компоновка высоковольтного оборудования
обоих инжекторов в большой мере унифицирована
для удобства обслуживания. Устройства питания и
управления ИИ разработаны и изготовлены в виде
блоков, собранных в три стойки конструктива
«Вишня» [3]. В качестве источника ионов Н- при-
менен поверхностно-плазменный ИИ Института
ядерной физики СО РАН [4].
Были проведены испытания и получены номи-
нальные параметры на генераторах ускоряющего
напряжения 400 кВ, тока разряда ИИ, вытягивающе-
го напряжения ИИ [5]. Общее электропитание обо-
рудования, находящегося под ускоряющим напря-
жением, производится через бифиляр высоковольт-
ной обмотки импульсного трансформатора 400 кВ
на частоте сети 50 Гц в отличие от протонного
инжектора, где используется преобразователь
400 Гц.
В ноябре 2006 г ИИ Н- был испытан на отдель-
ном вакуумном стенде с питанием от своей штатной
системы и после этого установлен в вакуумной ка-
мере ионного источника (ВКИИ), которая крепится
на УТ так, что одна стенка ВКИИ является вакуум-
ной крышкой УТ. В этой стенке имеется отверстие
Ø30 мм, через которое пучок ионов Н- из ИИ посту-
пает на вход УТ и производится откачка ВКИИ. На
крышке УТ после отверстия закреплен индукцион-
ный датчик тока пучка. В дальнейшем показания
именно этого датчика считаются током пучка из ИИ.
Во время пуска инжектора вакуум в УТ и, соответ-
ственно, в ВКИИ создавался турбомолекулярным
насосом фирмы VARIAN производительностью
3500 л/с.
Электромагнитом в разрядной камере ИИ создаёт-
ся магнитное поле примерно 1,5 кЭ. Импульсным га-
зовым клапаном (при частоте 10 Гц) в ИИ подаётся
водород, который повышает давление в ВКИИ при-
мерно на 2×10-2 Па. Приложение импульсного напря-
жения до 800 В от генератора тока разряда к разряд-
ному промежутку вызывает высоковольтный тлею-
щий разряд с напряжением на разряде около 600 В и
током разряда 10…15 А. Поступление в разряд паров
цезия из подогреваемого контейнера понижает напря-
жение горения разряда, разрядный ток увеличивается
и только при этом наблюдается существенный выход
ионов Н- из ИИ. Время для установления стабильного
выхода паров цезия составляет примерно 0,5…1 ч.
Регулирование подачи цезия достаточно тонкое.
Чрезмерное количество цезия переводит разряд в ре-
жим дугового, когда выработка ионов Н- прекращает-
ся и требуется продолжительная тренировка разряд-
ного промежутка, чтобы уменьшить количество це-
зия и восстановить тлеющий разряд. В неблагоприят-
ном случае конденсация цезия может вызвать ко-
роткое замыкание разрядного промежутка с необхо-
димостью вскрытия ВКИИ для механической
очистки разрядного промежутка.
Отрицательное импульсное напряжение с ам-
плитудой до 20 кВ подается от генератора вытягива-
ющего напряжения через токоограничивающее со-
противление на корпус разрядной камеры. Электро-
ды вытягивания заземлены. Отрицательные ионы
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 3.
Series: Nuclear Physics Investigations (49), p.110-112.
110
mailto:nikulin@inr.ru
извлекаются из разрядной камеры через эмиссион-
ную щель, имеющую размеры 0,6×15 мм и толщину
стенок 0,5 мм. Магнитное поле направлено вдоль
меньшего размера эмиссионной щели. Вытягивае-
мые вместе с отрицательными ионами электроны
уходят вдоль силовых линий магнитного поля на
стенки эмиссионной щели. Вытягивающий зазор
имеет длину 1 мм, а наименьшая ширина щели в вы-
тягивающих электродах составляет 1 мм.
Вытягивающая система формирует ленточный
пучок. Он имеет большую угловую расходимость и
малый размер в направлении силовых линий маг-
нитного поля. Для формирования квазипараллельно-
го пучка с близкими размерами во взаимно перпен-
дикулярных плоскостях используется поворотный
магнит с показателем спада поля по радиусу n~1, ра-
диусом равновесной орбиты 70 мм и углом поворота
90°. Зазор между полюсами магнита на радиусе рав-
новесной орбиты равен 30 мм.
Типичные характеристики тлеющего разряда
приведены на Рис.1.
Рис.1. Верхний луч – напряжение на разряде,
200 В/дел.
Нижний луч – ток разряда, 10 А/дел.
По горизонтали – 100 мкс/дел.
При этом же разряде получен ток пучка ионов Н-
примерно 6 мА, напряжение на разряде 450 В и ток
разряда 45 А (см. Рис.2).
Рис.2. Нижняя кривая - вытягивающее напряжение
2 кВ/дел. Ток ионов Н- из ИИ 2 мА/дел.
Напряжение разряда большое, что говорит о
недостаточной тренировке разрядной камеры. Оцен-
ка общего тока в цепи вытягивания по падению
напряжения разряда на токоограничивающем сопро-
тивлении даёт значение примерно 40 мА.
При более согласованных условиях подачи водо-
рода и паров цезия в ИИ и лучшей тренировке по-
верхностей разрядной камеры на частоте 10 Гц был
получен ток до 10 мА при напряжении и токе разря-
да 250 В и 70 А, соответственно. На частоте 25 Гц
тренировка происходила легче, и ток до 14 мА до-
стигался при разряде с параметрами 200…300 В и
60 А практически при той же подаче водорода в ИИ.
В декабре 2006 г. на инжекторе впервые был по-
лучен пучок ионов Н-. Генератор ускоряющего
напряжения и ИИ работали на частоте 10 Гц. На ис-
точнике был установлен импульсный ток 7 мА,
ускоряющее напряжение 400 кВ. Индукционный
датчик зарегистрировал в начале канала транспорти-
ровки ток пучка примерно 10 мА. Осциллограмма
приведена на Рис.3, полярность сигнала обратная.
Завышенное показание датчика обусловлено вто-
ричными электронами.
Рис.3. Ток пучка в канале транспортировки.
Индукционный датчик, 5 мА/дел.
В условиях несколько лучшей тренировки ИИ в
январе 2007 г. на частоте импульсов 25 Гц практиче-
ски при том же уровне подачи водорода получен пу-
чок с током 15 мА (Рис.4). Параметры разряда в ИИ-
210 В и 78 А. С той же частотой 25 Гц на УТ подава-
лось напряжение 400 кВ, 1/26 часть которого ис-
пользовалась для фокусировки. Весь ток пучка про-
ходил через электроды УТ без потерь.
Рис.4. Ток пучка ионов Н- на входе в УТ:
____________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2008. № 3.
Series: Nuclear Physics Investigations (49), p.110-112.
111
по вертикали – 5 мА/дел,
по горизонтали – 100 мкс/дел.
Справа показан калибровочный сигнал 20 мА
Работа выполнена при финансовой поддержке
Российского фонда фундаментальных исследова-
ний. Грант №04-02-16315.
ЛИТЕРАТУРА
1. V.P. Yakushev, S.K. Esin, A.V. Feschenko, et al.
The MMF linac H- injector development. http://ac-
celconf.web.cern.ch/ fcctlconf/r04/papers/ TU-
IP15.pdf
2. S.K. Esin, E.S. Nikulin, A.V. Feschenko, et al. The
MMFL H+ and H- injectors computational studies //
NIM. 2006, v.A558, р.220-224.
3. A.S. Belov, V.I. Derbilov, S.K. Esin, et al. H- injec-
tor for Moscow meson factory linac // Problems of
atomic science and technology. 2006, №2 (46),
p.52.
4. G.I. Dimov, G.E. Derevyankin and V.G. Dudnikov
// IEEE Trans. Nucl. Sci. 1977, v.24, p.1545.
5. E.S. Nikulin, A.S. Belov, V.I. Derbilov, et al. The
injector of negative hydrogen ions for INR linac.
http://rupac 2006nsk.su/ready/momp01.pdf
START-UP OF THE H- INJECTOR FOR THE INR LINAC
A.S. Belov, V.I. Derbilov, S.K. Esin, V.N. Zubets, Yu.J. Kalinin, V.S. Klenov, L.P. Nechaeva, E.S. Nikulin,
V.L. Serov, A.V. Turbabin, A.V. Feschenko, O.T. Frolov, V.P. Yakushev
In the INR of RAS the H- injector was developed with the following parameters: mean current up to 400 µA;
pulse repetition rate 50 Hz; energy of ions 400 keV. Commissioning of the H- injector was started in the end of 2006
and 7 mA pulse H- current with 180 µs pulse duration, 10 Hz pulse repetition rate has been obtained.
ПУСК ІНЖЕКТОРА НЕГАТИВНИХ ІОНІВ ВОДНЮ
ДЛЯ ЛІНІЙНОГО ПРИСКОРЮВАЧА ІЯД РАН
А.С. Белов, В.І. Дербилов, С.К. Єсін, В.Н. Зубец, Ю.Ж. Калінін, В.С. Кльонов, Л.П. Нечаєва,
Є.С. Нікулін, В.Л. Серов, А.В. Турбабин, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов, В.П. Якушев
В ІЯД РАН на потужнострумовому лінійному прискорювачі створюється інжектор іонів Н- з енергією
400 кеВ з середнім струмом пучка до 400 мкА і частотою проходження імпульсів до 50 Гц. Пуск інжектора
зроблений у грудні 2006 р. Отримано імпульсний струм 7 мА при частоті і тривалості імпульсів 10 Гц і
180 мкс.
112
http://rupac/
http://accelconf.web.cern.ch/fcctlconf/r04/papers/ TUIP15.pdf
http://accelconf.web.cern.ch/fcctlconf/r04/papers/ TUIP15.pdf
http://accelconf.web.cern.ch/fcctlconf/r04/papers/ TUIP15.pdf
|