Brevet FR2175676A1 — publié le 19731026

lies systèmes de déviation magnétique, afocaux et achromatiques, à axe de symétrie ou à plan de symétrie, sont maintenant connus et ont été décrits notamment dans les brevets français NO 69.30 797 et 70.02 468 de la Demanderesse. Ces sy*èmes de déviation sont couramment utilisés afin de diriger et de focaliser des faisceaux de par tics es accélérées sur des cibles ayant des positions prédéterminées. Il peut être également intéressant, pour la réalisation de certains accélérateurs à sections accélératrices multiples, de pouvoir disposer ces sections de façon quelconque, les unes par rapport aux autres. Dans ce cas, il est nécessaire de dévier le faisceau de particules accélérées issu d'une section pour le diriger dans la section suivante, tout en lui conservant ses qualités géométriques et ses caractéristiques de quantité de mouvement et de phase. En particulier, il peut être impératif, dans l'utilisation de certains accélérateurs, d'obtenir des paquets de particules (des électrons par exemple) qui, à la sortie de l'accélérateur, présentent une "extension" en phase, c'est-à-dire un domaine de variation de phase # +## aussi faible que possible et ce, quelles que soient les déviations auxquelles ils sont soumis. D'une façon générale, si # l représente la variation de la longueur d'une trajectoire de particules dans un système déviateur et que ces particules soient des éléctrons supra-relativistes d'énergie supérieure à 4 Mev on peut écrire : t = cl A t étant le temps mis par les électrons pour parcourir la distance 4 l à une vitesse c égale à la vitesse de la lumière. Autrement dit, la variation du temps de parcours est proportionnelle à la variation de la longueur de la trajectoire. Dans les systèmes de déviation afocaux et achromatiques, la variation de la longueur d'une trajectoire quelconque, par rapport à la longueur de la trajectoire moyenne, ne dépend, dans ce cas, que de la variation de la quantité de mouvement #p des particules. Si w est l'énergie cinétique d'électronsPaccélérés à 4 Mev ou plus, c'est-à-dire d'électrons supra-relativistes ; si E est o l'énergie de ces électrons lorsque leur vitesse est égale à c, soit E0 = m0c = 0,511 Mev, on peut écrire pour w > E0 : #p w + E0 #w w (1) = ~ P0 w + 2E0 w0 w0 w étant l'énergie cinétique des électrons de vitesse c. Lorsque ces électrons traversent un champ magnétique de dévia tion, le rayon de courbure des trajectoires dépend de # #w, donc, w o les électrons d'énergies différentes suivent des trajectoires différentes et il y a dégroupement de ces électrons dans le temps où "extension" du domaine de phase initial. Cet écart de phase peut être important. Ainsi, pour un accélérateur fonctionnant à la fréquence f = 3000 Mhz, un écart de longueur de trajectoire égal à #1 = 1 cm amène une variation de phase de n # # = 2##l = 36 # (la longueur d'onde # étant égale à 10 cm pour f = 3000 Mhz),ce qui peut ctrc préjudiciable au bon fonctionnement d'un appareillage utilisant de tels systèmes dc déviation. Or, il peut être nécessaire do pouvoir disposer d'un système de déviation magnétique afocal et achromatique assurant l'isocbronismo du faisceau dévié de particules accélérées. Un tel système, objet de l'invention, destiné à compenser le défaut d'isochronisme d'un faisceau de particules accélérées traversant un ensemble de déviateurs magnétiques est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de faire varier de façon déterminée la longueur des trajectoires des particules en fonction de leur quantité de mouvement et ce, afin do rendre isochrone le faisceau dévié. l'invention scra mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels les figures 1, 2 et 7 montrent respectivement trois modes de réalisation de systèmes de déviation suivant l'invention. la figure 1 représente schématiquement un dispositif de déviation magnétique d'un faisces;u, afocal, achromatique et isochrone comprcnant: - un premier ensemble déviateur D1 afocal et achromatique, formé de quatre électro-aimants E11, 12 E13 et E14 identiques, les faces d'entrée A1r, A12, A13 et A14 faisant respectivement avec les faces de sortie B11, B12, B13 et B14 correspondantes un angle tel que les trajectoires soient déviées, dans chacun de ces électroaimants, suivant un rayon de courbure R1, d'un angle #1, - un deuxième ensemble déviateur D2, afocal et achromatique, formé de quatre électro-aimants E21, E22, E23, E24, les électroaimants intermédiaires E22 et E23 étant accolés. lies trajectoires des particules traversant ce deuxième déviateur D2 sont dérivées, suivant un rayon de courbure R2, d'un angle #2. En fonctionnement, si l'on considère un faisceau incident parallèle d'électrons supra-relativistes, de trajectoire moyenne Fo, pénétrant dans l'ensemble déviateur D1, le défaut d'isochronisme de ce faisceau, à la sortie de ce déviateur D1, peut écrire # P1 = 4R1 #1 (2) ce défaut étant dû aux différences de longueur des trajectoires dépendant de l'énergie de ces électrons. lie deuxième ensemble déviateur D2, qui représente ici le système de déviation suivant l'invention, introduit un défaut d'isochro- nismo : # P2 = 4R2 (#2 - 2tg #2) (3) Pour que le système de déviation formé par les deux déviateurs D1 et D2 soit isochrone, il faut que l'égalité : # P1 = - #P2 soit vérifiée, c'est-à-dirc 4R2 (#2 - 2tg #2) = -4R1 #1 (5) Si l'on choisit le cas particulier où R1 = R2, l'expression (4) devient :: 4 #2 - 8tg #2 = -4 #1 + 2 = 2tg #2 (6) A titre d'exemple,si l'on choisit pour 2 la valeur de 350, on obtient pour #1 = 45 si l'on prend #1 = #2 = 45 on obtient pour R2 :: R2 = R1 R1 C'est le cas, représenté en figure 2, où la trajectoire du fais- ceau F1 doit effectuer une rotation de 1800 à la sortie de la section accélératrice S1 afin de pouvoir pénétrer dans la section accélératrice S2 disposée sous la section lie dispositif de déviation représenté en figure 2 comporte deux déviateurs M1 et M2 déviant respectivement le faisceau de 900 et un système de déviation N permettant de compenser le defaut d'isochro- nisme introduit dans lue faisceau par les déviateurs M1 et M2, le faisceau émergeant du système de déviation N étant situé dans le pro-longement du faisceau incident. lies particules accélérées qui sont, dans les cas décrits, des électrons supra-relativistes, peuvent tout aussi bien être des ions (deutons par exemple) supra-relativistes. lie système de déviation permettant de compenser le défaut d'isochronisme peut aussi s'appliquer à des particules non relativistes. La figure 3 représente un autre mode de réalisation d'un système de déviation magnétique isochrone. lie premier déviateur d1 comporte trois électro-aimants 10, 11 et 12 identiques déviant alternativement le faisceau d'un angle &commat;1 dans un sens puis dans un autre. lie deuxième déviateur d2 comporte trois électro-aimants 20, 21 et 22, l'électro-aimant intermédiaire 21 déviant le faisceau d'un angle 2 82, double de l'angle &commat;2 de déviation du faisceau dans les électroaimants extrêmes 20 et 22. REVENDICATIONS 1. Système de déviation magnétique afocal et achromatique destiné à compenser le défaut d'isochronisme d'un faisceau de particules accélérées traversant au moins un ensemble de déviateurs magnétiques, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de faire varier de façon prédéterminée la longueur des trajectoires des particules en fonction de leur quantité de mouvement, et ce, afin de rendre isochrone le faisceau dévié. 2. Système de déviation magnétique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : un premier ensemble déviateur 1)magnétique, stigmatique et achromatique,comprenant p électroaimants identiques, dans chacun desquels le faisceau est soumis à une rotation d'angle #n et de rayon de courbure R ; un deuxième ensemble déviateur (D2) magnétique comprenant q électro-ainants identiques, dans chacun desquels le faisceau est soumis à une rot- tion d'angle &commat; et de rayon de courbure R , la variation 6 P1 do n la longueur d'une trajectoire par rapport à celle de la trajectoire moyenne dans le premier déviateur et la variation A P2 de la longueur de ladite trajectoire par rapport à celle de ladite trajectoire moyenne dans le deuxième déviateur étant liée par la relation; bai 4P2 soit : 4Rn (&commat;n - 2tg #n) = 4Rm 0m (i) 3. Système de déviation magnétique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que p = 4 et q = 4. 4. Système de déviation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'un desdits ensembles déviateurs est stigmatique. 5. Accélérateur de particules comportant une pluralité de sections accélératrices,disposées de façon non linéaire les unes par rapport aux autres, et un système de déviation magnétique isochrone suivant la revendication 1, caractérisé cn ce que ledit système de déviation comporte trois ensembles déviateurs (M1, M2 et N) disposés entre deux sections accélératrices (S1 et S2) consécutives.