Способ циклического ускорения заряженных частиц

Способ циклического ускорения заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I («i- 34 48О2

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 12.09.70 «21) 1483461/26-25 (51} М. Кл, H 05 Н 13/00 с присоединением заявки №Государственный комитет

Соната Инннотроа СССР по делам изобретений и отирытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.08.77.Бюллетень № 29 (5З) УД1 621 384.6(088.8) (45) Дата опубликования описания 05.09.77 (72) Авторы изобретения

В. С. Панасюк, A. А, Соколов и Б. М. Степанов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЦИКЛИЧЕСКОГО УСКОРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ

ЧАСТИЦ (a)

3,4Л

Изобретение относится к ускорительной технике.

Известны способы циклического ускорения заряженных частиц, заключающиеся в том, что в области ускорения возбуждают аксиальйо-симметричное магнитное поле, инжектируют в эту область заряженные частицы и ускоряют их вспомогательным полем.

Однако известные способы не позволяют осуществить одновременное циклическое ускорение частиц с различным отношением заряда к массе. 11о предлагаемому способу в области ускорения, например в цилиндрическом резонаторе, возбуждают электромагнитные колебания типа Н, а затем создают импульсное аксиально-симметричное магнит ное поле.

Возникающее в резонаторе поле Е, перпендикулярное магнитному полю ускорителя, может ускорять частицы, практически однородно в поперечном сечении резонатора, максимально в среднем сечении и мало меняется по оси резонатора на расстоянии порядка его диаметра, Эти особенности распределения поля Е„позволяют одновременно увеличить вертикальную апертуру ускорителя и поднять среднее действующее вдоль орбиты значение Е,„до величины, близкой к Епр, Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно и совместно в одном устройстве ускорять частицы от нулевых до релятивистских энергий, имеющие различные значения заряда к массе.

На фиг. 1 показано пространственное распределение полей в цилиндрическом резонаторе при ускорении частиц по предлагаемому способу; на фиг, 2 приведены графики изменения высокочастотного электрического (a}, импульсного магнитного (б) полей и кипе ической энергии (в) частицы за один цикл уокорения.

Предлагаемый способ циклического ускорения реализуется в следующей последовательности, В циклическом объемном резонаторе 1 возбуждают электромагнитные колебания типа

Н,„, частота которых равна

2пг (2) Из формул (1) и (2) следует: г =мдА где Л= —; = О,ЬМ

V, (3)

Таким образол, траектория ускоряющейся равновесной частицы представляет собой разворачивающуюся спираль 4, асцмптотически приближающуюся при - 1 к Р = XR . Такая траектория люжет быть обеспечена толь- 4О ко при увеличении магнитного поля Н соответственно условию P7 = GHEE . где Е и е соответственно полная энергия и заряд чаотицы, 45

С учетом соотношения (3) при однородном магнитном лоле внутри резонатора полная энергия равна (4) Е= xeHg

При нулевой энергии инжекции резонансное значение Нр магнитного поля равно

IIpB С, где и к - длина и радиус резонатора соотг ветственно..

Резонатор 1 конструктивно выполняют так, что импульсное магнитное поле беспрепятст венно проникает внутрь резонатора, Например, резонатор можно изготовить из диэлектрика, внутреняя поверхность которого покрыта достаточно тонким проводящим слоем. t0

Затем внутри резонатора 1 возбуждают импульсное аксиально-симметричное магнит ное поле Н циклотронного типа, ось симмет рии которого совпадает с осью 2 цилиндрического резонатора. Конфигурация поля Н та- 15 кова, что оно спадает по радиусу внутри резонатора от нуля до максимального значения и симметрично в осевом направлении, причем плоскость 3 симметрии, перпендикулярная оси

2 (медианная плоскость ускорителя), являе ° . 9 ся.плоскостью симметрии и для резонатора l, Полученное таким образом взаимное расположение полей Е и Н (Е -высокочастот ное электрическое поле) позволяет осушест вить резонансное циклическое ускорение заряженных частиц, Если Ч вЂ” скорость части цы, то из условий синхронизма можно найти

Lo П?C

Кеа кем (5) т.е. по мере роста магнитного поля резонан.сные условия по очереди выполняются для

ttf возрастающих значений -, и в ускорителе возможно одновременное ускорение любых частиц (Е - энергия покоя, -масса часО тицы), При осушествлении предлагаемого способ ба ускорения частицы {в предположении об однородности магнитного поля Н в резонаторе) получают одинаковую энергию от высоко. частотногО поля E и от вихревого электрического поля, возникающего за счет увеличения магнитного поля»

В общем случае прирост энергии за один оборот для равновесной частицы определяется суммой бетатронной э,д,с,1и равновесным значением высокочастотного ускоряюшего напряжения, причем

2яг Фру

Я+ / —

{6)

1Гi dH

Так как = - то из формулы (6) следует, что Ч =с.

В предлагаемом способе ускорения наиб<>лее удобно использовать инжекцию,циклотровного типа. Для этого вдоль оси 2 (фиг. 1) формируется плазменный шнур, содержащий . выбранные для ускорения частицы, Пусть в моменты „и 1 поле Н достигает резо нансных значений Н„„и Н о (фиг. 2), соотг ветствуюших двум частицам с, различным от» ношением — . Под действием поля Е, частицы вытягиваются из плазмы и захватываются в фазовый режим; дальнейшее изменение кинетической энергии 9l< этих частиц изображено кривыми Л и Б соответственно. формула изобретения

Способ циклического ускорения заряже ных частиц, заключающийся в том, что в об ласти ускорения возбуждают аксиапьно-симметричное магнитное поле, инжектируют в эту область заряженные частицы и ускоряют их высокочастотным полем, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью осуществления одновременного циклического ускорения час чиц с различным отношением заряда к массе в области ускорения возбуждают электромагнитные колебания типа и „„ а затем создают импульсное аксиальцо-симметричное мат нитное иоле.

344803

Составитель А. Громов

Техред 3. Фанта Корректор С, Патрушева

Редактор И. Орлова

Заказ 2833/46 Тираж 1003 Г! однисное

Ш1ИИПИ Государственного комитета Совета Иинистров СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., a. 4/5

Филиал flllll "11атенг", г, Ужгород, ул. 11роектная, 4