В настоящее время на базе Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института экспериментальной физики (РФЯЦ - ВНИИЭФ) разрабатывается проект комплекса для исследования воздействия ионизирующих излучений космического пространства, основой которого является синхротронный ускоритель, обеспечивающий ускорение протонов и различных типов ионов вплоть до 209Bi. Ускоритель включает два инжекторных комплекса (один из которых является источником протонов и легких ионов, второй - тяжелых ионов), бустерный ускоритель и основной синхротрон. В НИЦ «Курчатовский институт» - ККТЭФ разрабатывается ускоритель тяжелых ионов импульсного типа ЛУ2 на энергию до 4 МэВ на нуклон с током 10 мА. При этом должны ускоряться ионы, для которых отношение массы к заряду находится в пределах 4÷8. Предлагается линейный ускоритель, включающий в себя секцию RFQ и две секции DTL, работающие на кратных частотах. Каждая секция DTL имеет модульную структуру и состоит из отдельных индивидуально фазируемых резонаторов Н-типа (IH-DTL) и квадрупольных линз, расположенных между резонаторами для фокусировки пучка. Такая структура DTL обеспечивает компактность линейного ускорителя, допускает посекционную настройку и последовательный ввод в эксплуатацию. Между всеми секциями ускорителя осуществляется 6В-согласование пучков. Представлены результаты численного моделирования динамики частиц в ЛУ2.

Описывается автоматизированная система управления (АСУ) лазерно-плазменным источником тяжелых ионов (ЛПИТИ) для инжектора синхротронного комплекса МЦКИ. Система управления имеет иерархическую многоуровневую архитектуру, определяемую иерархической структурой лазерного источника ионов, и является частью системы управления линейного инжектора тяжелых ионов и всего синхротронного комплекса. Указываются основные требования к системе управления и общие нринпины построения АСУ ЛПИТИ и выбранные в соответствии с этими требованиями и принципами схемотехнические и программные решения, такие как: организация обмена данными между отдельными узлами в АСУ; определение алгоритмов работы с отдельными устройствами и подсистемами ионного источника и ионного источника как единой системы, выбранные типы и структурные схемы контроллеров отдельных подсистем и их работы. Описывается иерархическая структура АСУ, основные устройства и подсистемы АСУ лазерного источника, и организация их управления.

Установка РБС с 2015 г. работает в каждом сеансе ускорительного комплекса У-70. Основными пользователями являются радиобиологи и медики. Направление исследований - радиобиологические эксперименты на выведенных пучках некоренных ионов углерода и предклинические исследования, направленные на разработку отечественных методик ионно-лучевой терапии. Требования, предъявляемые к сопровождению облучений образцов ионами углерода, очень высокие: равномерность облучения не хуже 95 %, точность позиционирования не хуже 0,1 мм, точность отпуска дозы не хуже ±2,5 %. В статье описаны приборы и устройства, которые используются при сопровождении радиобиологических экспериментов на установке РБС: плоскопараллельная ионизационная камера, мозаичная ионизационная камера, водный фантом с ЗD-системой перемещения, 6-координагный стол, дегрейдер, лазерная система позиционирования, клинические дозиметры. Описаны программы для работы с этим оборудованием и архивирования полеченных результатов.

В настоящее время опыт проектирования установок на выведенных пучках ионов углерода в России (мире) очень ограничен. Медицинская кабина ионно-лучевой терапии канала 26А проекта ЛУЧ У-70 предоставляет уникальную возможность для оценки эффективности биологической зашиты и верификации расчетов. В статье представлены данные экспериментальных измерений нейтронного излучения за биологической защитой медицинской кабины. Данные получены для двух энергий выведенного пучка ускоренных ядер углерода -400 и 450 МэВ/нуклон. Результат сравнивается с расчетом, выполненным по программе FLUKA для данной конфигурации защиты. Показано хорошее соответствие экспериментальных данных и расчета.

Произведена разработка ЭЦР ионного источника на частоту 2,45 ГГц, предназначенного для получения протонов и двухзарядных ионов гелия. Проиллюстрирован вид конструкции ионного источника и его основных узлов. Представлена конфигурация магнитной системы, способной работать как в ЭЦР-, так и в СВЧ-режиме. Разработана система экстракции и формирования пучка ионов с возможностью продольного перемещения системы электродов относительно плазменного электрода. Приведена конфигурация волноводного тракта ионного источника с рабочей частотой 2,45 ГГц, обеспечивающего стабильную подачу мощности в рабочую камеру, а также выполнены расчет и оптимизация его элементов.

Для дальнейшего улучшения параметров источников синхротронного излучения можно использовать новые технологии. Одной из них является применение постоянных магнитов при создании элементов магнитной системы накопителя. Это поможет исключить влияние нестабильности электропитания и вибраций, вызванных работой системы охлаждения на стабильность положения электронного пучка. Кроме того, использование постоянных магнитов позволит увеличить апертуру вакуумной камеры и, таким образом, упростить вакуумную и инжекционную системы накопителя, а также увеличить пороговые токи неустойчивостей. Статья посвящена разработке двух поворотных магнитов, фокусирующего и дефокусирующего, из которых состоит регулярная часть магнитной системы энергосберегающего компактного источника синхротронного излучения. Представлены конструкция и результаты моделирования магнитного поля.

Получение коротких электронных сгустков с высоким значением пикового тока необходимо для разных исследовательских и технологических применений. Такая процедура требует наличия особой магнитной группирующей системы. Настоящая статья представляет собой общий обзор разработки нового магнитного группирователя. Обзор состоит из описания схемы группирователя, результатов моделирования магнитного поля и расчета опорной траектории релятивистских электронов, а также конструкции поворотных магнитов. Группирователь обеспечивает сильную зависимость времени пролета от энергии частицы и, таким образом, способен группировать относительно длинные сгустки в короткие. Другой его особенностью является то, что все электронно-оптические элементы данного устройства сделаны на постоянных магнитах.

Представлена общая теория постоянных мультипольных магнитов и описана конструкция квадрупольного магнита типа Halbach-2 в качестве линзы финального фокуса для коллайдеров и аналогичных проектов. Исследуются оптимальные положения сегментов постоянных магнитов и условия для создания квадрупольного поля. Приведены характеристики квадруполя, такие как апертура, градиент, интеграл градиента, длина и количество сегментов. Обсуждаются результаты измерений и расчетов, а также возможности для регулировки градиента.

В НИЦ «Курчатовский институт» - ККТЭФ (Курчатовский комплекс теоретической и экспериментальной физики) разрабатывается линейный резонансный ускоритель тяжелых ионов импульсного типа. Канал транспортировки пучков низкой энергии LEBT осуществляет транспортировку пучка от лазерно-плазменного источника многозарядных ионов с A/Z от 4 до 8 (вплоть до Bi²⁷⁺) до ускорителя с пространственно-однородной квадру-польной фокусировкой (RFQ). В статье представлены результаты моделирования динамики пучка в канале LEBT с учетом трехмерной карты распределения поля магнитных элементов, обеспечивающие сепарацию рабочей фракции ионного пучка и его согласование с ускоряющей структурой RFQ.

Произведено формирование покрытия системы TiB₂-Ag посредством применения последовательных операций элекгровзрывного напыления и электронно-пучковой обработки. Определены значения электропроводности (62,0 МСм/м), микротвердости по Виккерсу (0,251-0,265 ГПа в месте замера на серебряной матрице и 25-32 ГПа в месте замера на включениях боридных фаз), нанотвердости (4,48 ± 0,76 ГПа), модуля Юнга (116 ± 29 ГПа), параметра износа в условиях сухого трения-скольжения (1,2 мм³/Н • м) и коэффициента трения (0,5). Коммутационная износостойкость в ходе ускоренных испытаний составила 7000 циклов включения и отключения при электрическом сопротивлении 10,01-11,76 мкОм. Толщина покрытий составляет 100 мкм. Покрытия образованы серебряной матрицей с расположенными в ней включениями боридов титана с размерами трех типов: нанокристаллический, субмикрокристаллический и микрокристаллический. Количественно в структурной композиции среди боридов титана преимущественно (41 мае. %) формируется диборид титана, и серебро (56 мае. %), на другие бориды титана приходится 3 мае. %. Структурные трансформации описаны с применением взаимодополняющих методов рентгенофазового анализа, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.