Синхроциклотрон на энергию протонов 1000 МэВ запущен в эксплуатацию в 1970 году и является базовой экспериментальной установкой института. Распоряжением Правительства РФ №2125-р от 30 декабря 2009 г. синхроциклотрон ПИЯФ включен в Перечень уникальных ядерно-физических установок.
Синхроциклотрон на энергию протонов 1000 МэВ предназначен для исследований в области физики элементарных частиц, структуры атомного ядра и механизма ядерных реакций, физики твердого тела, а также в области прикладной физики.
Основные параметры синхроциклотрона
| Диаметр полюса магнита | 6,85 м |
|---|---|
| Вес магнита | 8000 Т |
| Диапазон частот | 30÷13 МГц |
| Частота повторения | 40÷60 Гц |
| Энергия выведенного пучка | 1 ГэВ (const) |
| Интенсивность выведенного пучка | 1 мкА |
| Интенсивность пучка внутри камеры | 3 мкА (var) |
| Коэффициент вывода | 30% |
| Коэффициент растяжки | 85% |
Синхроциклотрон, являясь самым большим в мире ускорителем этого класса, имеет ряд особенностей и свою историю развития. Синхроциклотрон вошел в строй позже других ускорителей этого типа. При запуске и последующих усовершенствованиях он вобрал в себя мировой опыт развития ускорительной техники.
При запуске и усовершенствовании ускорителя были внедрены новые и оригинальные решения, такие как высокоэффективная система вывода, совмещенная система растяжки пучка и дефлектор для однооборотного сброса пучка на нейтронообразующую мишень, импульсная электростатическая фокусировка в центре и другие.
Отличительные особенности и системы синхроциклотрона
Высокоэффективная система вывода
В процессе запуска ускорителя была создана система вывода с эффективностью 30% ,что в пять раз больше эффективности стандартной регенеративной системы. Высокий коэффициент вывода пучка из ускорительной камеры позволил коренным образом изменить концепцию создания на синхроциклотроне ПИЯФ пучков вторичных частиц: π и μ-мезонов. Это позволило отказаться от внутренней, предусмотренной проектом, мезонообразующей мишени и перейти без потери интенсивности мезонных пучков на более эффективные внешние мезонообразующие мишени. При этом появилась возможность получать мезоны обоих знаков.
Система временной растяжки пучка
Эффективность работы ускорителя на эксперимент с использованием электронных методов регистрации в значительной степени определяется длительностью импульса выведенного пучка. В связи с этим была разработана система временной растяжки выведенного протонного пучка, которая позволила увеличить коэффициент временного заполнения пучка с 2% до 85%.
Выведенный «стандартный» протонный пучок синхроциклотрона
Выведенный «растянутый» протонный пучок синхроциклотрона (длительность 17,5 мс)
Таким образом, на синхроциклотроне ПИЯФ имеется возможность получить практически постоянный во времени выведенный протонный пучок. Оригинальность технического решения защищена патентом.
Система однооборотного сброса пучка (нейтронный пучок)
Сброс пучка по вертикали на внутреннюю нейтронообразующую мишень осуществляется с помощью С-электрода. Система управления питанием С-электрода сконструирована таким образом, что любой банч ускоренного пучка может быть либо выведен в виде растянутого пучка из камеры ускорителя, либо сброшен на внутреннюю мишень.
Система электростатической фокусировки в центральной области
Интенсивность протонного пучка синхроциклотрона была значительно увеличена путём введения в центральной области ускорителя системы электростатической фокусировки пучка. При ее использовании интенсивность внутреннего пучка была доведена до 3,5 мкА. Интенсивность выведенного из ускорительной камеры пучка составила при этом 1 мкА.
Электростатическая фокусирующая система
