Изобретение относится к ускорительной технике.
Известны способы циклического ускорения заряженных частиц, заключающиеся в то что в области ускорения возбуждают аксиаль йо-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 цилиндричеоком резонаторе, возбуждают злектромагни-гные колебания типа Нщ , а затем создают импульсное аксиально-симметричное магнитное поле.
Возникающее в резонаторе попе 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 распределения поля Е позволяют одновременно увеличить вертикальную апертуру ускорителя и nofrнять среднее действующее вдоль орбиты значение Е до величины, близкой к
Таким образом, предлагаемый способ поэволяет I одновременно и совместно в одном устройстве ускорять частицы от нулевых до релятивистских энергий, имеющие различные значения заряда к массе.
На фиг. 1 показано пространственное распределение п-олей в цилиндрическом резонаторе при ускорении частиц по предлагаемому способу на фиг. :2 приведены графики изменения высокочастотного электрического (а), импульсного магнитного (б) полей и кинетической энергии (в) частицы за один цикл уокорения. .X
Предлагаемый способ циклического ускорения реализуется в следующей последовательности.
В циклическом объемном резонаторе 1 воэбуждают электромагнитные колебания типа Нщ , частота которых равна при , гдеС и R - длина и радиус резонатора соот ветственно,. Резонатор 1 конструктивно выполняют та что импульсное магнитное попе беспрепятственно проникает внутрь резонатора. Например, резонатор можно изготовить из диэлектрика, внутреняя поверхность которого покрыта достаточно тонким проводяшим слоем, Затем внутри резонатора 1 возбуждают импульсное аксиально-симметричное магнитное поле Н циклотронного типа, ось симмет рии которого совпадает с осью 2 цилиндрического резонатора. Конфигурация поля Н такова, что оно спадает по радиусу внутри резонатора от нуля до максимального значения и симметрично в осевом направлении, причем плоскость 3 симметрии, перпендикулярная ос 2 (медианная плоскость ускорителя), является .плоскостью симметрии и для резонатора 1 Полученное таким образом взаимное раопопожение полей Е и Н (Е -высокочастотное электрическое поле) позволяет осущес-рвить резонансное циклическое ускорение заряженных частиц. Если V - скорость части-. ЦЬ1, то из условш синхронизма можно найти Из формул (1) и (2) следует: , Таким образом, траектория ускоряющейся равновесной частицы представляет собой разворачивающуюся спираль 4, асимптотически приближаюи юся при к f aeR . Т кая траектория может быть обеспечена тольгко при увеличении магнитного поля Н соот ветственно условию pt бНр , , где Е и в соответстБенно полная энергия и заряд чао С учетом соотношения (3) при однородном магнитном поле внутри резонатора полная энергия равна Я 38 еНК При нулевой энергии инжекции резонансное значение И магнитного поля равно аеед аее/ т,е, по мере роста магнитного ноля резона сные условия по очереди выполняются для возрастающих значений - , и в ускорителе возможно одновременное ускорение любых частиц (E.J - энергия покоя, tn -масса частицы), . При осуществлении предлагаемого споссн ба ускорения частицы (в предположении об однородности магнитнсяго поля Н в резонаторе) получают одинаковую энергию от высокочастотного поля ЕЛ/ и от вихревого электрического поля, возникающего за счет увеличен ния магнитного поля, В общем случае прирост энергии за один оборот для равновесной частицы определяерся суммой бетатронной э,д,с.6и равновесным значением V высокочастотного ускоряющ&го напряжения, Так как - то из формулы (6) следует, , В предлагаемом способе ускорения наиболее удобно использовать инжекцшо1циклотро ного типа. Для этого вдоль оси 2 (фиг, .1) формируется плазменный шнур, содержащий выбранные для ускорения частицы. Пусть в моменты t и t поле Н достигает резонансных значений Н. и Н Q (фиг, 2), соот ветствующих двум частицам с, различным от ношением - , Под действием поля Е чаотицы вытягиваются из плазмы и захватываются в фазовый режим; дальнейшее изменение кинетической энергии /ц этих частиц изображено кривыми А и Б соответственно. Формула изобретения Способ циклического ускорения заряженных частиц, заключающийся в том, что в о&ласти ускорения возбуждают аксиально-сиь метричное магнитное поле, инжектируют в эту область заряжен ые частицы и ускоряют их высокочастотным полем, отличающийся тем, что, с целью осуществления одновременного циклического ускорения ча(тиц с различным отношением заряда к маое, в области ускорения возбуждают электрома1 н11тшле колебания типаНц., а затем создают импульсное аксиально-симметричное магнитное поле.
2 Н
фиг.1
t
W.
-f
1 ,
fug. 2
