SU344802A1 - Способ циклического ускорени зар женных частиц - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к ускорительной технике.

Известны способы циклического ускорени  зар женных частиц, заключающиес  в то что в области ускорени  возбуждают аксиаль йо-симметричное магнитное поле, инжектируют в эту область зар женные частицы и ускор ют их вспомогательным полем.

Однако известные способы не позвол ют осуществить одновременное циклическое ускорение частиц с различным отношением зар да к массе. По предлагаемому способу в области ускорени , например в цилиндричеоком резонаторе, возбуждают злектромагни-гные колебани  типа Нщ , а затем создают импульсное аксиально-симметричное магнитное поле.

Возникающее в резонаторе попе Е, перпендикул рное магнитному полю ускорител , может ускор ть частицы, практически однородно в поперечном сечении резонатора, максимально в среднем сечении и мало мен етс  по оси резонатора на рассто нии пор дка его диаметра. Эти особенности распределени  пол  Е позвол ют одновременно увеличить вертикальную апертуру ускорител  и nofrн ть среднее действующее вдоль орбиты значение Е до величины, близкой к

Таким образом, предлагаемый способ поэвол ет I одновременно и совместно в одном устройстве ускор ть частицы от нулевых до рел тивистских энергий, имеющие различные значени  зар да к массе.

На фиг. 1 показано пространственное распределение п-олей в цилиндрическом резонаторе при ускорении частиц по предлагаемому способу на фиг. :2 приведены графики изменени  высокочастотного электрического (а), импульсного магнитного (б) полей и кинетической энергии (в) частицы за один цикл уокорени . .X

Предлагаемый способ циклического ускорени  реализуетс  в следующей последовательности .

Claims (1)

1. В циклическом объемном резонаторе 1 воэбуждают электромагнитные колебани  типа Нщ , частота которых равна при , гдеС и R - длина и радиус резонатора соот ветственно,. Резонатор 1 конструктивно выполн ют та что импульсное магнитное попе беспреп тственно проникает внутрь резонатора. Например, резонатор можно изготовить из диэлектрика, внутрен   поверхность которого покрыта достаточно тонким провод шим слоем , Затем внутри резонатора 1 возбуждают импульсное аксиально-симметричное магнитное поле Н циклотронного типа, ось симмет рии которого совпадает с осью 2 цилиндрического резонатора. Конфигураци  пол  Н такова , что оно спадает по радиусу внутри резонатора от нул  до максимального значени  и симметрично в осевом направлении, причем плоскость 3 симметрии, перпендикул рна  ос 2 (медианна  плоскость ускорител ),  вл етс  .плоскостью симметрии и дл  резонатора 1 Полученное таким образом взаимное раопопожение полей Е и Н (Е -высокочастотное электрическое поле) позвол ет осущес-рвить резонансное циклическое ускорение зар женных частиц. Если V - скорость части-. ЦЬ1, то из условш синхронизма можно найти Из формул (1) и (2) следует: , Таким образом, траектори  ускор ющейс  равновесной частицы представл ет собой разворачивающуюс  спираль 4, асимптотически приближаюи юс  при к f aeR . Т ка  траектори  может быть обеспечена тольгко при увеличении магнитного пол  Н соот ветственно условию pt бНр , , где Е и в соответстБенно полна  энерги  и зар д чао С учетом соотношени  (3) при однородном магнитном поле внутри резонатора полна  энерги  равна Я 38 еНК При нулевой энергии инжекции резонансное значение И магнитного пол  равно аеед аее/ т,е, по мере роста магнитного нол  резона сные услови  по очереди выполн ютс  дл  возрастающих значений - , и в ускорителе возможно одновременное ускорение любых частиц (E.J - энерги  поко , tn -масса частицы ), . При осуществлении предлагаемого споссн ба ускорени  частицы (в предположении об однородности магнитнс го пол  Н в резонаторе ) получают одинаковую энергию от высокочастотного пол  ЕЛ/ и от вихревого электрического пол , возникающего за счет увеличен ни  магнитного пол , В общем случае прирост энергии за один оборот дл  равновесной частицы определ ерс  суммой бетатронной э,д,с.6и равновесным значением V высокочастотного ускор ющ&го напр жени , Так как - то из формулы ( 6) следует, , В предлагаемом способе ускорени  наиболее удобно использовать инжекцшо1циклотро ного типа. Дл  этого вдоль оси 2 (фиг, .1) формируетс  плазменный шнур, содержащий выбранные дл  ускорени  частицы. Пусть в моменты t и t поле Н достигает резонансных значений Н. и Н Q (фиг, 2), соот ветствующих двум частицам с, различным от ношением - , Под действием пол  Е чаотицы выт гиваютс  из плазмы и захватываютс  в фазовый режим; дальнейшее изменение кинетической энергии /ц этих частиц изображено кривыми А и Б соответственно. Формула изобретени  Способ циклического ускорени  зар женных частиц, заключающийс  в том, что в о&ласти ускорени  возбуждают аксиально-сиь метричное магнитное поле, инжектируют в эту область зар жен ые частицы и ускор ют их высокочастотным полем, отличающийс  тем, что, с целью осуществлени  одновременного циклического ускорени  ча(тиц с различным отношением зар да к маое , в области ускорени  возбуждают электрома1 н11тшле колебани  типаНц., а затем создают импульсное аксиально-симметричное магнитное поле.

   2 Н

   фиг.1

   t

   W.

   -f

   1 ,

   fug. 2