Способ фокусировки и ускорения заряженных частиц

1600007 Сила кулоновского расталкивания определяется разностью между зарядовой плотностью положительных и отрицательных частиц и всегда будет мень 15 ше, чем для каждого из пучков в отдельности. При равенстве (1+)=(1-) ускоряемый сгусток будет в целомнейтральным и силы кулоновского расталки,вания без учета мультипольных коллек О тивных эффектов можно вообще не принимать в расчет. Это является одним из важных преимуществ предлагаемого способа ускорения и фокусчровки по сравнению с ускорением в ВЧ-поле вол5 ны. Так, в структуре с пространственно однородной квадрупольной фокусировкой (ПОКФ) или в структуре типа Альварецаразноименно заряженные пучки группируются около разных синхронных фаз ) =(1- ь ) и поэтому сгустки с положйтельньм и отрицательным зарядом разнесены в пространстве, Компенсация пространственного заряда в этом случае отсутствует, и величина 25 силы кулоновского расталкивания будет такой же, как и для одного пучка.По предлагаемому способу из режима ,ускорения и фокусировки могут выходить голько нейтральные частицы, ко 30 .торые образуются при условии появления связанного состояния между частицами (ионами) разного знака. Однакотакие события маловероятны из-забольной относительной скорости частиц. Действительно, для каждой частицы сгу-З 5сгка граектория представляет собой наложение медленно меняющейся функции и быстрых осцилляций в,периодическоммагнитостатическом и в ВЧ-полях. Дляразноименно заряженных частиц при 40одинаковых начальных условиях медленно меняющиеся траектории совпадают,а скорости быстрых осцнлляций противоположны по знаку и поэтому всегдаотносительно велики.В качестве примера реализации предлагаемого способа фокусировки и ускорения заряженных частиц рассмотримпростейший случай ускорения ионов водорода в поле ТЕМ-волны, создаваемом 50двухпроводной линией, и в периодическом В пространстве магнитостатическомполе, которое можно получить с помощьюплоского магнитного ондулятора. Еслиплоскость, в которой расположена двух.55проводная линия, является плоскостьюантисимметрии по магнитному полю Вооондулятора, при условии, чгоВ6= Е /С на оси системы где Е - амп 6 1 влитуда поперечной компоненты ТЕМ-волны, заряженные частицы будут фокусироваться и ускорягься, если начальнаяоскорость инжекции Ч = С , гдео 6- длина ТЕМ-волны, С - скоростьо 3 Вдсвета. Второе условие - - ДЕ, фб-- на оси выполняется авгоматиС 3чески, Прись=.З м; , = 0,045 м име-ем Ч, = 1,5 10 2 с, что соответствуетэнергии инжекции Ы - 100 кэВ. ЕслиЕ= 90 кэВ/см, величина Во = 2 Т, амаксимальный темп ускорения 1,45 мэВ/м.Предельный по кулоновскому полю токпучка 1 о й 200-300 мА. Если инжектировать вдоль оси отдельно пучокионов Н или Н с током, например,1 = 1 А, то из-за кулоновской дефокусировки большая часть часгиц в процессе ускорения будет потеряна. Еслиже к месту инжекции подвести и инжекгировать одновременно два пучка Н+и Н" с одинаковыми или близкими начальными параметрами и с (1 )(1 ),то в ускоряющем канале будут формировагься и ускоряться квазинейтральныесгустки. Кулоновская дефокусировкабудет практически сведена к нулю.Эту же задачу можно еще болееупростить, если вместо двух одинаковыхионных источников Н и Н взять одинисточник Н с (1 ) й 2. А, а на входев ускоряющий канал установить обдирочную мишень с эффективностью пере-,зарядки Н в Н -507 Тогда также,как и раньше, будут ускоряться без потерь квазинейтральные сгустки. Еслина выходе ускорителя необходимо иметьтолько частицы одного знака (например, ионы Н ), то это легко сделать,Фустановив в конце ускорителя перезарядную мишень, с помощью которой оставшуюся часть ионов Н можно перевести в Н+,Таким образом, по предлагаемому способу ускорения и фокусировки практически не существует ограничений на интенсивность, связанных с полем пространственного заряда. Предельная ин" тенсивность пучка определяется коллективными эффектами нагрузки током,которые необходимо принимать в расчет, когда мощность ускоренного пучка сравнима с мощностью ВЧ-генератора,Заказ 3151 Тираж 661 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Формула изобре тениСпособ фокусировки и ускорения заряженных частиц по авт.св.Ф 1358 15 о г л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности поперечной и фазовой фокусировки при увеличении числа ускоренцых частиц,инжектируют одновременно в одну и ту,же область разноименно заряженныепучки, состоящие из частиц с одинаковыми начальными скоростями и с одинаковым отношением Е/М, где Е - величина зарядности частиц, И - релятивистская масса частиц, кг.