СПОСОБ ПРОДОЛЬНОЙ ФОКУСИРОВКИ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЗАРЯЖЕННЫХ КОЛЕЦ Советский патент 1971 года по МПК H05H9/00 

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 нлотности электронов в кольце с больщим круговым током используется фокусировка силами торможения в металлической трубе, окружающей кольцо. При этом экран должен быть разрезан на полосы вдоль движения кольца.

Недостаток известного метода состоит в высоких требованиях на точность проводки кольца по оси трубы: отклонение центра кольца от оси трубы не должно превыщать расстояний порядка малого радиуса. Кроме того, при больших скоростях движения кольца вдоль трубы появляются силы торможения кольца из-за конечной проводимости стенок.

Цель изобретения - разработка способа фокусировки, не . требующего жестких донусков на проводку кольца по оси системы и применимого при больших продольных скоростях кольца, что повыщает к.п.д. ускорителя и уменьщает потери частиц.

щие из-за наличия ускорений, комненсировали бы кулоновское расталкивание в продольном направлении. При этом произведение квадрата глубины

модулизации магнитного поля на квадрат числа я, квадрат радиуса сечения кольца и логарифм отнощения больщого 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 нериодического в пространстве магнитного поля проявляется в том, что азимутальное движение переходит в аксиальное и наоборот, так как из-за наличия Яг-компопенты поля появляются силы в г- и 2-направлениях, нриводящие к соответствующий ускорениям и ноявлению

периодических колебаний Vr и Иг-компонент скорости. В системе координат, движущейся

скорость кольца

со скоростью , где v.

при влете в поле, возникает -поле, которое периодически меняет энергию частицы. При

этом частица оказывается тяжелее в то время, когда Ягноле больше, и легче, когда Яг-поле меньше. Наличие зскорения кольца, как целого, приводнт к появлению донолнительных индуцированных собственных полей кольца кольце и ускорению равновесной частнцы в кольце от Яг-комноненты внешнего ноля, взятому с нротивоноложным знаком. Т. е. когда равновесная частица ускоряется внешним полем, индуцированное Ez-nojie замедляет другие частицы кольца, находящиеся внереди 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 , 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 запрял ;енного тонкого кольца: г. здесь 13,- --- - глубина модуляции, л - длина ВОЛНЫ модуляции, а - радиус сечения кольца в системе координат, движущейся со скоростьюгде - азимутальная скорость кольца в этой системе координат, (г - большой радиус сечения кольца). Радиальный размер сечения кольца достаточно эффективно поддерживается постояным магпптпым полем. Условие радиалыюн стойчивости: , „ р где и)„ -циклотронная частота в выбранной системе координат, -ленгмюровская частота. N - число частиц в кольце. Пример. Если , ся,. 10-сл, а , , Y 60- ,. о условие продольной фокусировки выполняется при длине волны модуляции i 60 ел/., условие радиальной фокусировки при / 2 Я zz: 10 U 4 10 сек-, 10 Предложенный метод фокусировки, использующий поля, возникающие при движении в периодическом магнитном поле, пе требует высокой точности проводки по оси системы и может ..быть примепеп при больших v. Предмет изобретения Способ продольной фокусировки релятивистских заряженных колец в периодическом в пространстве магнитном поле, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь частиц и повышепия к.п.д. ускорителя, период и глубину модуляции магнитного поля выбирают таким образом, чтобы произведение квадрата глубины модуляции магнитного поля на квадрат числа я, квадрат радиуса сечения кольца и логарифм отношения большого радиуса кольца к радиусу сечения, отнесенное к удвоенному квадрату длины волны модуляции магнитного поля, превосходило величину, обратную значению квадрата релятивистского фактора электронов.