Способ ускорения пусков заряженных частиц

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 19,03.70,(21) 1415431/26-25 М, Кл,Н 05 Н 9/00 с присоединением: заявок 1607630/26-2и Ж 1670807/26-2 (23) При тосударственный квинтетСовета Мнннстрав СССРпо делам нзобретеннйн открытнй орите Опубликовано 25,0 Дата опубликован 6.Бюллетень 11описания 16.04.76 УДК 621.384.6, Зайдин и арпасю Заявитель 4) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТ Ыь) РхтП заряженных , при котоовой и радиамого ускооль ускориде на дли его О емостЫ Предложе,что знак синхрорения остаетсяную величину и, бегущей волныности изменяют сительное приращ ющей вектора эл длине волны пре ние тангенса си на 2 е(1- а ), электрической п сительных скорос Изобретение относится к ускорительтехнике и может быть использовано в лнейных ускорителях.Известен способ ускорениячастиц в линейных ускорителяхром, с целью обеспечения фазалькой устойчивости за счет сряющего поля, периодически вдтеля изменяют знак синхронной фазы. Ндостатком способа является сложность, конструктивной реализации. нный способ отличается тем,иной фазы в процессе усконеизменным, а ее абсолют 15амплитуду эквивалентнойодновремечно или по отдельтаким образом, что отноение продольной составляектрического смещения на Мвышает абсолютное значенхронной фазы, умноженноегде о - произведение дироницаемости среды и отнотей частицы и волны: 25 продольная составляющая вектора электрического смещения; Ь Пйт приращение Р вне валУьъ нв - соответственно скорости волны и частицы, отнесенные кскорости света;- диэлектрическая проницаТсредыь5 - синхронная фаза.В случае возбуждения в ускоряющей сн теме осесимметричного электромагнитного поля продольную составляющую электри ческого вектора Е ,на оси можно за- писать следующим образом: хсита ьаю ы(ь- = ь ) где Е- амплитуда волны электрич кого поля;Подписное Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. 1 вгарина, 101 7 продольная координата, 1время, и - скорость света, в фвэв отсчитывается от максимума функции соки спадает в направлении ускорения, При этом обычное условие фазовой 5 устойчивости ЙуО может быть удовлетворено одновременно с выполнением условия (1). Следует иметь ввиду, что в волне вида (2) максимум функции сОЯне совпадает с максимумом волны, 10 поэтому синхронные фазы, соответствующие условиям одновременной фокусировки и группировки, могут приходится как на воз- растающий, так и на спадающий фронт волны, 16Как известно, кривизна осесимметричной волны определяется зависимостью фазы волны от радиуса, т.е. от расстояния до оси. Например, в плоской волне фаза нв зависит от радиуса, Зависимость фазы осеоимметри ,2 О чной волны от радиуса, а следовательно, и степень кривизны фронта волны, представляюшего собой изофазную поверхность, характеризуется второй производной от фазы до радиусу , которая, как следует из уравнений Максвелла, связана с остальными параметрами следующим соотношением:аТ г а , ВЬрг угде А - длина волны в свободном пространстве. Из этого соотношения видно, что еспя фронт волны, т,е. поверхность равных фаз, искривлен и сходится в направлении ускорения (обращен вогнутой стороной в направле Фии ускорения) иными словами, если-то, например, в среде с постояннымЗВЭ 1Б амплитуда волны Е, возрастает в направлении ускорения, что позволяет вы полнить условие (1) и,следовательно, обеспечить одновременную фокусировку й группи- ровку ускоряемых частиц.При проверке предложенного способа путем численного моделирования движения протонов в линейном ускорителе с трубками дрейфа в области низких энергий установлено,. что одновременная фокусировка и фазиоовка частиц имеет место при линейном . изменении вдоль ускорителя амплитуды вол- ф ны в ускоряющих промежутках (что соответ- ствует нриблиэительно линейному росту амплитуды эквивалентной бегущей волны в зависимости от скорости).Ьб ОНИИПИ Заказ 1471 Тираж 1029 Жесткость радиальных колебаний (т.е фокусируюшая сида) возрастает, если одновременно с пространственным нарастанием Евносится пространственное нарастание фазы ЧИнтервал фазового захвата оказывается особенно большим если угол пролета ускоряющего промежутка превышаетПри этом синхронная фаза, понимаемая как фаза пролета электрического центра промежутка, приходится на спвдаюший склон волны,;Например, если ускорение протонов начинается с энергии 100 кэв, фаза влета в каждый иэ ускоряющих промежутков равна2,88 рвд, фаза вылета +3,12 рад, кратность периода ускорения 2, амплитуда поля в первом промежутке 75 кв/см и в дальнейшем, от промежутка к промежутку поле нарас- ает пропорционально скорости синхронной частицы, то интервал фазового захвата достигает примерно 70 при набеге фазы радиальных колебаний на периоде 0,4 рвд.Необходимое изменение амплитуды и фазы волны вдоль ускорителя может быть, в частности, достигнуто соответствуюшим изменением углов пролета ускоряюших промежутков и участков дрейфа. ф ор мул в изобретения 1, Способ ускорения пучков заряженных частиц, основанный нв взаимодействии заряженных частиц с эквивалентной бегушей электромагнитной волной, например, осесимметричного строения, амплитуда которой и фаза синхронной частицы изменяются в напрввлении ускорения, о т л и ч в ю ш и Й- с я тем, что,с целью обеспечения одйо- , временной фазовой и радиальной устойчивости, амплитуду волны и фазу синхронной частицы в процессе ускорения монотонно изменяют так, что относительное приращение продольной составляюшей вектора электрического смешения на длине волны превышает абсолютное значение тангенса синхронной фазы, умноженное на 2 Я (1 - а ), где Я - произведение относительных скоростей частицы и волны диэлектрической проница.- емости среды.2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что ускорение осушествляют в электромагнитной волне с криволинейным фронтом, сходящимся в направлении ускорения.