Способ циклического ускорения заряженных частиц

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл,Н 05 Н 1 Государственный комитет Соната Инннотроа СССР по делам изобретений и открытий(43) Опубликовано 05 Дата опубликования описания 05,09 72) Авторы изобретения С, Пана А. А, Соколов и Б. М. СтепаноОРЕН РЯЖЕННЫ Изоб туру ускорителя щее вдоль орбиты близкой к Е и,длагаемый способоэсовместно в одномицы от нулевых доимеющие различны ное раоезонатэ. мо фики измеского (а) и кипеитн цикл уо. кого ускопос аъемном резонат титные колебани 1 воэ.ттта торых равна частот Сотносится к ускорительн технике.Известны способы циклического ускорения заряженных частиц, заключающиеся в том, что в области ускорения возбуждают аксиальВо-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, По предлагаемому способу в области ускорения, например в цилиндрическом резонаторе, возбуждают электромагнитные колебания типа Н м, 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 распределеия поля Епозволяют одновременно увеличить вертикальную апернять среднее действуючение Е, до величины,Таким образом, преволяетодновременно иустройстве ускорять частрелятивистских энергий,значения заряда к массе.На фиг. 1 показано пространстпределение полей в цилиндрическоре при ускорении частиц по предлспособу; на фиг, 2 приведены гракения высокочастотного электричеимпульсного магнитного (б) полеческой энергии (в) частицы за одкоре ния.,Предлагаемый способ цикличесрения реализуется в следующейтельности,В циклическом оббуждают электромагт(2) Из формул (1) и (2) следует:г=мдЯгде д= - ; м= 0,5 МУ,(3) Таким образом, траектория ускоряюшейся равновесной частицы представляет собой раэворачиваюшуюся спираль 4, всимптотически прибпижаюшуюся прп ь к Р = Ж 1 . Т кая траектория может быть обеспечена топ ко при увеличении магнитного поля Н соотг ветственно условию Т = ВНь, где Е и е соответственно поппая энергия и заряд чвотицы,45 С учетом соотношения (3) при однородном магнитном лоле внутри резонатора попнвя энергия равна(4) ю Е= меНР При нулевой энергии инжекции резонансное значение Нр магнитного поля равно при С),где 6 и % - длина и радиус резонатора соотгветственноРезонатор 1 конструктивно выполняют так,что импульсное магнитное поле беспрепятственно проникает внутрь резонатора,Например, резонатор можно изготовить издиэлектрика, внутреняя поверхность которогопокрыта достаточно тонким проводяшим споем, оЗатем внутри резонатора 1 возбуждаютимпульсное аксиапьно-симметричное магнитное поле Н цикпотронного типа, ось симметрии которого совпадает с осью 2 цилиндрического резонатора. Конфигурация поля Н твкова, что оно спадает по радиусу внутри резонатора от нуля до максимального значенияи симметрично в осевом направлении, причемплоскость 3 симметрии, перпендикулярная оси2 (медианная плоскость ускорителя), являеь 9ся.ппоскостью симметрии и дпя резонатора 1,Полученное таким образом взаимное расположение полей Е и Н (Е -высокочвстотное электрическое поле) позволяет осуществить резонансное циклическое ускорение заряженных частиц, Если Ч - скорость части.цы, то из условий синхронизмв можно найти 4 щс 2 ЖеВ кемт.е. по мере роста магнитного поля резонансные условия по очереди выполняются дпяФМвозрастающих значений - , и в ускорителевозможно одновременное ускорение любыхчастиц (Е - энергия покоя, 7 п -масса часОтицы),При осушествпении предлагаемого способба ускорения частицы (в предположении ободнородности магнитного поля Н в резонаторе) получают одинаковую энергию от высокочастотного попя Е , и от вихревого электрического попя, возникающего за счет увеличения магнитного йопя,В обшем случае прирост энергии за одиноборот дпя равновесной частицы определяется суммой бетвтронной э,д,с,1 и равновеснымзначением 15 высокочастотного ускоряюшего напряжения, причем2 яг ЮруЯ+ ь/ -(6) следует, чтоЧ =Е.В предпвгаемом способе ускорения наибэпее удобно использовать инжекцию циклотровного типа. Дпя этого вдоль оси 2 (фиг. 1)формируется плазменный шнур, содержащий, выбранные дпя ускорения частицы. Пусть вмоменты 1 иполе Н достигает резонансных значений Н,и Но (фиг, 2), соотгветствуюшу двум частицам с, разпичным отношением - , Под действием поля Ечастицы вытягиваются из плазмы и захватываются в фазовый режим; дальнейшее изменение кинетической энергии Ми этих частицизображено кривыми Л и Б соответственно,формула изобретенияСпособ циклического ускорения звряжеьных частиц, звключаюшийся в том, что в области ускорения возбуждают аксивпьно-симметричное магнитное попе, инжектируют вэту область звряжешьые частицы и ускоряютих высокочастотным полем, о т и и ч а юш и й с я тем, что, с целью осушествпенияодновременного циклического ускорения часьпц с различным отношением заряда к массе, в области ускорения возбуждают электромагнитные колебания типаНа затем создают импульсное вксивпьььо-симметричное матшдтное иоле..П Гос 30фатенг", г. Ужгоро ул, 1 роектн фд едактор И. Орлова Тираж 1003 дарственного комитет о делам изобретеннй Москва, Ж, Рауш ПодписноеСовета Иинистров СССРоткрытиикая наб., д, 4/5