H⁻ injector for Moscow meson factory linac
Status report is presented for an H⁻ injector being now under construction. The injector parameters are as follows: energy − 400 keV; average beam current − 400 µA; beam pulse duration − up to 200 µs; pulse repetition rate − 50 Hz. A pulsed high-voltage generator and a surface-plasma ion source po...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2006 |
| Main Authors: | , , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78762 |
| 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: | H⁻ injector for Moscow meson factory linac / A.S. Belov, V.I. Derbilov, S.K. Esin, V.S. Klenov, E.S. Nikulin, V.L. Serov, A.V. Feschenko,
 O.T. Frolov, V.P. Yakushev, V.N. Zubets // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 2. — С. 52-54. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860129442606612480 |
|---|---|
| author | Belov, A.S. Derbilov, V.I. Esin, S.K. Klenov, V.S. Nikulin, E.S. Serov, V.L. Feschenko, A.V. Frolov, O.T. Yakushev, V.P. Zubets, V.N. |
| author_facet | Belov, A.S. Derbilov, V.I. Esin, S.K. Klenov, V.S. Nikulin, E.S. Serov, V.L. Feschenko, A.V. Frolov, O.T. Yakushev, V.P. Zubets, V.N. |
| citation_txt | H⁻ injector for Moscow meson factory linac / A.S. Belov, V.I. Derbilov, S.K. Esin, V.S. Klenov, E.S. Nikulin, V.L. Serov, A.V. Feschenko,
 O.T. Frolov, V.P. Yakushev, V.N. Zubets // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 2. — С. 52-54. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Status report is presented for an H⁻ injector being now under construction. The injector parameters are as follows: energy − 400 keV; average beam current − 400 µA; beam pulse duration − up to 200 µs; pulse repetition rate − 50 Hz. A pulsed high-voltage generator and a surface-plasma ion source power supply have been developed and
manufactured.
Представлено состоянии работ по созданию инжектора отрицательных ионов водорода с энергией
400 кВ, который должен обеспечить средний ток пучка ионов до 400 мкА при длительности импульса тока
до 200 мкс и частоте повторения импульсов 50 Гц. Разработаны, изготовлены и смонтированы генератор
ускоряющего импульсного напряжения и система питания поверхностно-плазменного ионного источника.
Представлено звіт про стан робіт зі створення інжектора негативних іонів водню з енергією 400 кВ, що
повинен забезпечити середній струм пучка іонів до 400 мкА при тривалості імпульсу струму пучка до
200 мкс і частоті повторення імпульсів 50 Гц. Розроблено, виготовлені і змонтовані генератор
прискорювальної імпульсної напруги і система живлення поверхнево-плазмового іонного джерела
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:43:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
H- INJECTOR FOR MOSCOW MESON FACTORY LINAC
A.S. Belov, V.I. Derbilov, S.K. Esin, V.S. Klenov, E.S. Nikulin, V.L. Serov, A.V. Feschenko,
O.T. Frolov, V.P. Yakushev, V.N. Zubets
Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Science, Moscow, Russia
E-mail: nikulin@inr.ru
Status report is presented for an H- injector being now under construction. The injector parameters are as fol-
lows: energy − 400 keV; average beam current − 400 µA; beam pulse duration − up to 200 µs; pulse repetition rate
− 50 Hz. A pulsed high-voltage generator and a surface-plasma ion source power supply have been developed and
manufactured.
PACS: 29.17+w
1. INTRODUCTION
The development of an H- injector is aimed at a solu-
tion of a fundamental problem of obtaining intensive ac-
celerated beams of negative hydrogen ions in linear ac-
celerators.
The experience of construction and exploitation of
the proton injector has been taken into account while
developing and fabricating the H- injector equipment.
The efforts for maximum unification of the equipment
of both injectors have been applied. The general layout
of the high-voltage equipment of the H- injector and the
proton injector is similar to [1] except for the ion source
(IS) high-voltage screen. The length of the screen has
been increased up to 150 cm to place inside it the sur-
face-plasma IS vacuum chamber and the equipment for
differential pumping. The injectors are located in the
identical high-voltage side by side rooms [2]. The injec-
tor parameters are:
energy of H- ions …………………..400 keV;
pulse beam current…………………40 mA;
average beam current ……………...up to 400 µA;
pulse repetition rate (PRR)………...2…50 Hz;
macro-pulse beam current duration..60…200 µs;
normalized emittance………………< 0.35 π·cm·mrad.
2. GENERATOR OF ACCELERATING
PULSE VOLTAGE
The generator of accelerating pulse voltage units
providing pulses with amplitude of -400 kV, duration of
210 µs and PRR of up to 50 Hz has been developed,
fabricated, and mounted.
An artificial line (AL) consists of 10 sections.
11 coils with inductance of 2.54 mH have been reeled-
up with PEV-2 copper wire of 2.5 mm diameter. The
frame is a noncombustible glass-cloth-base laminate
pipe with an external diameter of 322 mm and a length
of 850 mm. Every coil has 150 turns. The first AL sec-
tion contains two coils, the rest nine sections consists of
one coil each. Each of 10 capacities (capacitor assem-
blies of 0.05 µF; 25 kV) are composed of five connected
in a parallel PKGI pulse capacitors of 0.01 µF; 25 kV.
A diode stabilizer rack (DSR) represents a capacity-
diode voltage multi-cascade discriminator (Fig.1,2) [3].
The serial connection of identical DSR cascades allows
stabilizing the high voltage. In regular continuous oper-
ation DSR along with the system of compensation of
pulse plateau inclination provides stability of voltage
along pulse within the range of ±0.2%. The rack con-
sists of 32 cascades placed inside four insulation materi-
al barrels and filled by transformer oil. The chokes of
4.2 H for pulse voltage up to 25 kV have been used
while DSR cascades manufacturing. The choke coil
consists of two parts and contains 3300 turns of PEV-2
wire with a diameter of 0.5 mm. Such a wire cross-sec-
tion allows reducing thermal losses and makes it possi-
ble for DSR to operate long time with PRR up to 100
Hz.
Fig.1. The equipment inside the injector high-voltage
room: DSR, pulse transformer and high-voltage shield
of IS power supply
A thyratron switch rack (TSR) contains three identi-
cal TGI1-2500/50 water-cooling thyratrons. Every
thyratron forms its "own" part of high-voltage pulse: ris-
ing edge, pulse plateau and falling edge.
__________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2006. № 2.
Series: Nuclear Physics Investigations (46), p.52-54.52
mailto:nikulin@inr.ru
Fig.2. The diode stabilizer rack
A rectifier for 6.5 kV circuit supplies responsible for
edges and a rectifier for 12 kV as well as AL are used in
circuits responsible for pulse plateau. The presence of
diodes for 25 kV (assemblies of KD203 diodes) in TSR
chains allows preventing possible overvoltages and in-
creasing the operation reliability of the accelerating
voltage generator.
An accelerating tube (AT) with water divider is
mounted at the injector vacuum chamber (Fig.3). Me-
chanical strains for the AT which is suspended as a con-
sole, are reduced by the unloading appliance.
Fig.3. The accelerating tube with the IS high-voltage
screen
3. POWER SUPPLY OF A SURFACE −
PLASMA SOURCE OF Н-IONS
The devices of IS power supply have been devel-
oped, fabricated, and tested. They were installed in three
standard racks located in the high-voltage shield
(Figs.1,4). The connection cables allow disconnecting
the devices at the elevating maintenance platform for
tuning and repair.
The parameters of all power supply devices are sta-
bilized and can be changed in accordance with reference
signals.
A discharge current generator (DCG) consists of a
charger, a thyristor switch unit and AL. DCG forms sta-
ble pulse of discharge current in ion source. The DCG
parameters are:
short circuit current…………………up to 130А;
wave resistance of 10-section AL…..11.6 Ohms;
charge voltage stability ……………..±0.2%;
idling voltage ……………………….0…1800 V;
pulse current duration……………….60…200 µs;
PRR …………………………………up to 50 Hz;
accuracy of the voltage setting ……...±1%.
DCG charger is a transformer-free regulated and sta-
bilized converter of voltage. It consists of an inverter, a
controller, a step-up transformer, and a high-voltage
rectifier. DCG has been tested using 12 Ohms load
equivalent; the current of 100 A has been obtained for
the pulse current duration of 200 µsec and PRR of
50 Hz as well as the short circuit current of 130А.
__________________________________________________________
PROBLEMS OF ATOMIC SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2006. № 2.
Series: Nuclear Physics Investigations (46), p.52-54.52
Fig.4. The devices of the IS power supply inside the
high-voltage shield
An extracting voltage generator (EVG) forms posi-
tive polarity pulses of high voltage. The generator pa-
rameters are:
pulse amplitude……………………up to 20 kV;
stability of voltage along pulse …...±0.5%;
pulse current ……………………..up to 1А;
PRR……………………………….up to 50 Hz;
pulse duration (plateau) …………..200 µs.
EVG scheme is identical to those of the generators
of accelerating pulse voltage we used in both injectors:
a modulator with a pulse transformer and a capacity-
diode amplitude discriminator at an exit. The advantage
of such an approach is the possibility to avoid using of a
high-voltage lamp. EVG provides the mentioned above
stability of voltage along the pulse. The EVG charger is
approximately of the same type, as DCG.
A magnet power supply unit, a power supply unit of
the hydrogen pulsed feed valve and a unit of cesium
heater are developed with the following regulated pa-
rameters:
magnet current ……………………up to 6 А;
pulse current of a gas feed valve…..up to 30 А;
cesium heater current ……………..up to 6 А.
ACKNOWLEDGEMENTS
This work was supported by the Russian Foundation
for Basic Research under Agreement #04-02-16315.
REFERENCES
1. A.S. Belov et al. Protonnii injektor lineinogo usko-
ritelya Moskovskoi Mezonnoi Fabriki. Proc. of the
XIIth International Conference on Electrostatic Ac-
celerator Beam Technology, Obninsk. 1997, p.199
(in Russian).
2. A.V. Anikeichik et al. Injectors for high intensity
linear accelerators of INR Moscow Meson Factory.
Proc. of the 1988 Linear Accelerator Conference,
CEBAF-Report-89-001. 1989, p.660.
3. V.N. Zubetz et al. Operation of the 400…750 kV
pulse voltage multi-cascade discriminator // Prob-
lems of Atomic Science and Technology. Series:
Nuclear Physics Investigations. 1999, №4(35),
p.38.
ИНЖЕКТОР ИОНОВ H- ДЛЯ ЛИНЕЙНОГО УСКОРИТЕЛЯ
МОСКОВСКОЙ МЕЗОННОЙ ФАБРИКИ
А.С. Белов, В.И. Дербилов, С.К. Есин, В.С. Клёнов, Е.С. Никулин, В.Л. Серов, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов,
В.П. Якушев, В.Н. Зубец
Представлено состоянии работ по созданию инжектора отрицательных ионов водорода с энергией
400 кВ, который должен обеспечить средний ток пучка ионов до 400 мкА при длительности импульса тока
до 200 мкс и частоте повторения импульсов 50 Гц. Разработаны, изготовлены и смонтированы генератор
ускоряющего импульсного напряжения и система питания поверхностно-плазменного ионного источника.
ІНЖЕКТОР ІОНІВ H- ДЛЯ ЛІНІЙНОГО ПРИСКОРЮВАЧА
МОСКОВСЬКОЇ МЕЗОННОЇ ФАБРИКИ
А.С. Белов, В.І. Дербилов, С.К. Єсін, В.С. Кльонов, Є.С. Нікулін, В.Л. Серов, А.В. Фещенко, О.Т. Фролов,
В.П. Якушев, В.Н. Зубець
Представлено звіт про стан робіт зі створення інжектора негативних іонів водню з енергією 400 кВ, що
повинен забезпечити середній струм пучка іонів до 400 мкА при тривалості імпульсу струму пучка до
200 мкс і частоті повторення імпульсів 50 Гц. Розроблено, виготовлені і змонтовані генератор
прискорювальної імпульсної напруги і система живлення поверхнево-плазмового іонного джерела.
44
Инжектор ионов H- для линейного ускорителя
Московской Мезонной Фабрики
ІНЖЕКТОР ІОНІВ H- ДЛЯ ЛІНІЙНОГО ПРИСКОРЮВАЧА
МОСКОВСЬКОЇ МЕЗОННОЇ ФАБРИКИ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78762 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T17:43:24Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Belov, A.S. Derbilov, V.I. Esin, S.K. Klenov, V.S. Nikulin, E.S. Serov, V.L. Feschenko, A.V. Frolov, O.T. Yakushev, V.P. Zubets, V.N. 2015-03-20T19:54:08Z 2015-03-20T19:54:08Z 2006 H⁻ injector for Moscow meson factory linac / A.S. Belov, V.I. Derbilov, S.K. Esin, V.S. Klenov, E.S. Nikulin, V.L. Serov, A.V. Feschenko,
 O.T. Frolov, V.P. Yakushev, V.N. Zubets // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 2. — С. 52-54. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 29.17+w https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78762 Status report is presented for an H⁻ injector being now under construction. The injector parameters are as follows: energy − 400 keV; average beam current − 400 µA; beam pulse duration − up to 200 µs; pulse repetition rate − 50 Hz. A pulsed high-voltage generator and a surface-plasma ion source power supply have been developed and
 manufactured. Представлено состоянии работ по созданию инжектора отрицательных ионов водорода с энергией
 400 кВ, который должен обеспечить средний ток пучка ионов до 400 мкА при длительности импульса тока
 до 200 мкс и частоте повторения импульсов 50 Гц. Разработаны, изготовлены и смонтированы генератор
 ускоряющего импульсного напряжения и система питания поверхностно-плазменного ионного источника. Представлено звіт про стан робіт зі створення інжектора негативних іонів водню з енергією 400 кВ, що
 повинен забезпечити середній струм пучка іонів до 400 мкА при тривалості імпульсу струму пучка до
 200 мкс і частоті повторення імпульсів 50 Гц. Розроблено, виготовлені і змонтовані генератор
 прискорювальної імпульсної напруги і система живлення поверхнево-плазмового іонного джерела This work was supported by the Russian Foundation
 for Basic Research under Agreement #04-02-16315. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Линейные ускорители заряженных частиц H⁻ injector for Moscow meson factory linac Инжектор ионов H⁻ для линейного ускорителя Московской мезонной фабрики Інжектор іонів H⁻ для лінійного прискорювача Московської мезонної фабрики Article published earlier |
| spellingShingle | H⁻ injector for Moscow meson factory linac Belov, A.S. Derbilov, V.I. Esin, S.K. Klenov, V.S. Nikulin, E.S. Serov, V.L. Feschenko, A.V. Frolov, O.T. Yakushev, V.P. Zubets, V.N. Линейные ускорители заряженных частиц |
| title | H⁻ injector for Moscow meson factory linac |
| title_alt | Инжектор ионов H⁻ для линейного ускорителя Московской мезонной фабрики Інжектор іонів H⁻ для лінійного прискорювача Московської мезонної фабрики |
| title_full | H⁻ injector for Moscow meson factory linac |
| title_fullStr | H⁻ injector for Moscow meson factory linac |
| title_full_unstemmed | H⁻ injector for Moscow meson factory linac |
| title_short | H⁻ injector for Moscow meson factory linac |
| title_sort | h⁻ injector for moscow meson factory linac |
| topic | Линейные ускорители заряженных частиц |
| topic_facet | Линейные ускорители заряженных частиц |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78762 |
| work_keys_str_mv | AT belovas hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT derbilovvi hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT esinsk hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT klenovvs hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT nikulines hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT serovvl hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT feschenkoav hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT frolovot hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT yakushevvp hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT zubetsvn hinjectorformoscowmesonfactorylinac AT belovas inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT derbilovvi inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT esinsk inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT klenovvs inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT nikulines inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT serovvl inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT feschenkoav inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT frolovot inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT yakushevvp inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT zubetsvn inžektorionovhdlâlineinogouskoritelâmoskovskoimezonnoifabriki AT belovas ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT derbilovvi ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT esinsk ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT klenovvs ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT nikulines ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT serovvl ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT feschenkoav ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT frolovot ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT yakushevvp ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki AT zubetsvn ínžektoríonívhdlâlíníinogopriskorûvačamoskovsʹkoímezonnoífabriki |