Способ продольной фокусировки релятивистских заряженных колец

Союз СоветскихоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ависимое от авт, свидетельства Ме 111.1970 ( 1421797/26 МПК Н 051 т 9(00 аявлепо шепнем заявки Ъ сп ис Комитет по деламизобретений и открыти оритет и Совете Министров СССР Опубликовано 28.Х.1971. Бюллетень М Дата опубликования описания 4,1.197 УДК(088,8 Авторизобретсни К. А. Решетникова Объединенный институт ядерныхаявитель едован ПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ФОКУСИРОВКИ РЕЛЯТИВИСТСКИ ЗАРЯЖЕННЫХ КОЛЕЦпенсировал продольно 5 Изобретение относится к способам фокусировки заряженных частиц и может быть использовано в коллективных линейных ускорителях ионов, а также в соответствующих системах для генерации радиоволн.В настоящее время для поддержания постоянной плотности электронов в кольце с большим круговым током используется фокусировка силами торможения в металлической трубе, окружающей кольцо, При этом экран 10 должен быть разрезан на полосы вдоль движения кольца.Недостаток известного метода состоит в высоких требованиях на точность проводки кольца по оси трубы: отклонение центра коль ца от оси трубы не должно превышать расстояний порядка малого радиуса. Кроме того, при больших скоростях двкокения кольца вдоль трубы появляются силы торможения кольца из-за конечной проводимости стенок. 20Цель изобретения - разработка способа фокусировки, пе. требующего жестких допусков па проводку кольца по оси системы и применимого при больших продольных скоростях кольца, что повышает к,п.д. ускори б теля и уменьшает потери частиц.Цель достигается использованием периодического в пространстве магнитного поля, глу,бину и длину волны модуляции которого подбирают так, чтобы поля в кольце, возникаю щие пз-за наличия ускорении, ков и бы кулоновскос расталкивание в м направлении.При этом произведение квадрата глубины модулизацип магнитного поля на квадрат числа л, квадрат радиуса сечения кольца и логарифм отношения большого радиуса кольца к радиусу сечения, отнесенное к удвоенному квадрату длины волны модуляции магнитного поля, должно превосходить величину, обратную значению квадрата релятивистского фактора электронов.Воздействие на движение частиц периодического в пространстве магнитного поля проявляется в том, что азимутальное движение переходит в аксиальное и наоборот, так как из-за наличия Н-компоненты поля появляются силы в г- и г-паправтениях, приводящие к соответствующим ускорениям и появлению периодических колебаний ои о,-компонент скорости. В системс координат, движущейся со скоростью о где о, - скорость кольца прп влете в поле, возникает Е -поле, которое периодически меняет энергию частицы. При этом частица оказывается тяжелее в то время, когда Н,-поле больше, и легче, когда Н;поле меньше. Наличие ускорения кольца, как целого, приводит к появлению дополнительных ппдуцированных собственных полей кольца Е, и Е пропорциональных числу частиц вшой радиус сечения кольца). Составитель И. В. ДомнинРедактор И. А. Орлова Техред А. Камышникова Корректор Т. Китаева Заказ 3548/16 Изд.1501 Тираж 473 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д, 415 Типография, пр. Сапунова, 2 3кольце и ускорению равновесной частицы в кольце от Н;компоненты внешнего поля, взятому с противоположным знаком. Т. е, когда равновесная частица ускоряется внешним полем, индуцированное Е;поле замедляет другие частицы кольца, находящиеся впереди равновесной.Частицы, идущие впереди равновесной, тормозятся/в моменты времени, когда они легче, а ускоряются, когда тяжелее. Частицы же, идущие позади равновесной, тормозятся в моменты, когда они тяжелее, а ускоряются, когда легче. Поэтому в среднем передние частицы тормозятся, а задние частицы ускоряются индуцированным полем. Поскольку величина индуцированного поля пропорциональна числу частиц в кольце, то в среднем при определенных условиях сжатие, . обусловленное наличием индуцированных полей, может компенсировать кулоновское расталкивание частиц в кольце.Условие аксиальной (продольной) фокусировки запряженного тонкого кольца:тРахЧ.ооц221,о здесь а== - глуоина модуляции, л - длинаНгЙ,волны модуляции, а - радиус сечения кольцав системе координат, движущейся со скоростью огде р - азимутальная скорость кольца в8 пэтой системе координат, г.=(г - больа Радиальный размер сечения кольца достаточно эффективно поддерживается постоянпым магнитным полем. Условие радиальнойустопчивости: еАга = ленгмюровская частота,паотот,Х - число частиц в кольце,П р и и е р. Если У=10", г=5 си;,а=10-си, а=2 10-, о, =10, у=60, Е =4 15 то условие продольной фокусировки выполняется при длине волны модуляции 1=60 с,и условие радиальной фокусировки при2Й =104(со 2 =4 10 о сек -- - =10" сек-вэ 1 и20 1 тПредложенный метод фокусировки, использующий поля, возникающие при движении в периодическом магнитном поле, не требует высокой точности проводки по оси системы и 25 может быть применен при больших о,. Способ продольной фокусировки релятивист ских заряженных колец в периодическом впространстве магнитном поле, отгичаюигийся тем, что, с целью уменьшения потерь частиц и повышения к,п.д. ускорителя, период и глубину модуляции магнитного поля выбирают 35 таким образом, чтобы произведение квадратаглубины модуляции магнитного поля на квадрат числа тг, квадрат радиуса сечения кольца и логарифм отношения большого радиуса кольца к радиусу сечения, отнесенное к 40 удвоенному квадрату длины волны модуляциимагнитного поля, превосходило величину, обратную значению квадрата релятивистского фактора электронов.