В протонном синхротроне на энергию 33 Гэв в Брукхейвене (США) длина окружности кольцевой камеры составляет 830 л, а эллипс сечения имеет размеры 17,9x8,9 см2. Камера состоит из 240 дуговых и прямых отрезков (по числу магнитных блоков), изготовлена из никелевого сплава с удельным сопротивлением, в 1,5 раза большим, чем у нержавеющей стали, с толщиной стенок 2 мм Рабочее давление в ускорителе 2-10-® тор. Для высоковакуумной откачки используется 48 титаново-испарительных насосов по 1000—1200 л/сек, присоединенных к камере в каждом втором прямом отрезке через 17,3 м. Каждый четвертый титановый насос имеет на выходе механический насос с байпасной линией. Секторы камеры с четырьмя насосами разделены задвижками (рис. 70).
В ускорителе ЦЕРН (Женева) на 28 Гэв длина окружности камеры составляет 600 л, ее сечение 7X15 см2, число магнитных блоков равно 100 [121]. На основании эксплуатационного опыта были выбраны масляные диффузионные насосы с водяным охлаждением ловушек. Число насосных блоков равно 64, в том числе 32 рабочих и столько же запасных. При необходимом среднем давлении 10-5 тор и быстроте откачки насосного блока с ловушкой 200 л/сек давление у насоса 10-6 тор, посередине между насосами (4—7)-10~а тор. На выбор насосов к ускорителю обычно влияет стремление к надежности, например для ускорителя в Серпухове на ТЪГэв выбраны магниторазрядные насосы как более надежные сравнительно с испарительными [122 —124].
Протонный синхротрон Института физики высоких энергий в Серпухове является самым крупным действующим ускорителем; длина окружности его камеры 1,5км. Камера состоит из 120 секций длиной 11 м, расположенных в зазорах магнитов, и патрубков между блоками магнитов. Камера в сечении имеет форму эллипса размером 115x200 мм, ее стенки из нержавеющей, стали толщиной 0,4 мм гофрированы для жесткости с высотой волны 5,8 мм и шагом 10,8 мм Камера разделена на 19 участков по 6 или 12 секций шиберными затворами. Каждый участок имеет автономную откачку: до давления 10-2 тор — механическим насосом ВН-1МГ; до 10-5 тор — вакуумным постом (пароструйный агрегат ВА-05-4, полупроводниковая ловушка ТВЛ-500 механический насос ВН-2 с ловушкой ТВЛ-100); до 10~7 тор — шестью титановыми насосами НЭМ-300 (рис. 71).
Блокировку ускорителя по вакууму осуществляют манометры ММ-15. При ухудшении вакуума до 10~4 тор отключаются ускоряющие станции и снимается напряжение с конденсатора ввода пучка в ускоритель. На рис. 72 приведены кривые откачки участка вакуумной камеры ускорителя между двумя затворами при различных пусковых режимах. Процессы форвакуумной откачки после предварительного напуска атмосферного воздуха и сухого азота совпадают только в начальной ста-
дии (кривые 4 и 2 до точек А). Различие этих условий становится существенным при откачке участка паро-масляным насосом (4 и 2 между А и В). Участок кривой 4 между В и С обусловлен газоотделением при включении насосов НЭМ-300. Заполнение камеры сухим азотом значительно уменьшает газоотделение и время достижения рабочего давления. При этом нет заметного различия во времени полной откачки при предварительной откачке насосом ВН-1 с постом или без поста (кривые 2 и 3). При прекращении откачки на 40 ч давление в камере ухудшается до 2-10~2 тор, после чего
откачку производили толь-ко насосами НЭМ-300 и рабочий вакуум достигался за 30 мин (кривая 4).
Около половины насосов НЭМ-300 резервные. При работе ускорителя ИФВЭ с пучком 1011 про-тон!имп изменения давления не наблюдалось, а среднее давление при работе половины насосов равно 2-10~6 тор.
При создании ускорителей на сверхвысокие энергии используются другие схемы вакуумных систем (рис. 73). Например, длина кольцевой орбиты кибернетического ускорителя протонов на 1000 Гэв, проект которого рассматривался в Радиотехническом институте АН СССР, составляет 17 км [125]. Малое сечение камеры (4X2,6 см) позволило применить в ускорителе сравнительно малые магниты. При непосредственном присоединении насосов к камере их пришлось бы применять слишком много (до 750). Поэтому лучше
использовать высоковакуумный коллектор, который состоит из отрезков трубы большого сечения (диаметром 15 см), расположенных вне магнитов и присоединяемых к камере достаточно часто. В результате оказывается
возможным уменьшить число высоковакуумных насосов до 250.
Другие типы ускорителей имеют особенности вакуумных систем [126—133]. В ускорителях со слабой фукуси-ровкой поперечник пучка и размеры камеры значительно больше, например Аргоннский синхротрон (США) с нулевым градиентом магнитного поля на энергию 12,5 Гэв имеет камеру с двойными стенками, окружностью 176 м. Прямоугольное сечение внутренней камеры из стали имеет размеры 64,5X13,3 см, вакуум в ней 2-10~6 тор Внешняя камера образована полюсными наконечниками магнита, давление в ней около 1 тор. Откачка Аргоннского ускорителя производится 16 насосами по 8-Ю3 л/сек каждый. В синхрофазотроне на 10 Гэв в ОИЯИ (Дубна) размеры двойной камеры допускают размещение внутри оператора-наладчика (рис. 74).
В ускорителях циклотронного типа применяют камеры не кольцевые, а в форме круглых или многоугольных цилиндров, так как в них частицы движутся по спирали. Значительная часть вакуумного объема приходится на фидеры ВЧ-питания дуантов. На рис. 75 показана вакуумная схема циклотрона в Дубне для ускорения многозарядных ионов [134]. Диаметр полюсов
магнита 300 см, циклотрон ускоряет ионы Ar, Ne, N2> О2 до энергий 10 Мэв!нуклон. Вакуумные условия в этом ускорителе тяжелые: амплитуда напряжения на дуантах достигает 350 кв)см, в ионном источнике имеется большой поток газа до 300 см3-ат!ч. Для исключения пробоев и рассеяния вакуум должен быть не хуже 2-10-5 тор. Пробой проявляется в виде разонансного ВЧ-разряда (мультипакция). При столкновении ускоряемых частиц с молекулами остаточного газа происходит перезарядка ионов и выпадение их из синхронного ускорения. Для борьбы с разрядом тщательно устраняют миграцию паров масла из насосов в камеру. Объем камеры циклотрона 70,5 ms. Для огкачки используют шесть паромасляных агрегатов ВВА-20-2а по 7-Ю3 л)сек с охлаждаемыми ловушками, а также восемь форвакуумных насосов ВН-4Г.