1
Изобретение относится к области ускорительной техники.
Известен способ измерения частоты поперечных колебаний в ускорителе, который заключается Б том, что с помощью высокочастотного поля вызывают резонансное возрастание амплитуды колебаний, возникающее при равенстве частоты возбуждающего поля измеряемой частоте колебаний. При увеличении амплитуды колебаний до определенного значения (определяемого геометрией ускорительной камеры) происходит уменьщение тока пучка, что используется для фиксирования резонанса. Однако в этом случае при наличии сгустка частиц с определенной плотностью, .влияние которой необходимо обнаружить, возбуждаются когерентные колебания сгустка как целого, что препятствует выделению эффекта пространственного заряда.
В связи с этим для измерения частот некогерентных колебаний необходимо возбуждать параметрический резонанс.
Обычно для возбуждения параметрического резонанса используют поперечное электрическое поле, линейно зависящее от координат. Для создания такого поля применяют квадрупольную электрическую линзу, размещаемую в камере ускорителя таким образом, что пучок частиц движется вдоль ее оси. Это последнее условие легко выполнить в ускорителях с фиксированной в пространстве орбитой (синхротронах). В ускорителях, в которых положение орбиты в пространстве меняется в процессе ускорения (циклотроны, синхроциклотроны, кольцевые фазотроны), выполнить это условие невозможно. Чтобы обеспечить пучку доступ к оси квадрупольной линзы, в одном из ее электродов приходится оставлять щель, что приводит к искажению поля внутри линзы. При этом зависимость поля в линзе от координат становится нелинейной, что затрудняет ее использование для указанной выще цели.
Кроме того, размещение квадрупольной линзы в камере ускорителя со сплощным магнитом внутри магнитного зазора вызывает определенные конструктивные трудности, что не позволяет получать в этом случае достаточно большие отклоняющие поля.
Цель изобретения - повыщение точности измерений.
Предлагаемый способ основан на использовании связи между продольным и поперечным движением частиц в ускорителе.
При равенстве частоты модуляции двойной частоте вертикальных колебаний возникает параметрический резонанс, при котором амплитуда свободных колебаний нарастает во времени по экспоненциальному закону. Таким образом, модуляция импульса (энергии) частиц может быть использована для возбуждения параметрического резонанса поперечных колебаний. Предлагаемый способ не накладывает каких-либо ограничений на зависимость модулирующего поля от поперечных координат.
Предлагаемый способ может быть также применен для возбуждения параметрического резонанса сгустка циркулирующих (неускоряемых) частиц. Использование режима циркуляции может оказаться полезным в этом случае, так как число оборотов циркулирующего сгустка в зоне расположения модулирующего электрода может быть сделано значительно больще (например, в тысячу раз), чем число оборотов ускоряемого сгустка. При этом можно значительно уменьщить амплитуду напряжения, подводимого к модулирующему электроду, в результате чего возрастает точность определения резонансной частоты.
Для периодической модуляции энергии частиц может быть использован вспомогательный электрод, создающий продольное электрическое высокочастотное поле. Азимутальный и радиальный размеры этого электрода могут быть небольщими (в сравнении, например, с размерами основного ускоряющего электрода). Напряжение высокой частоты к вспомогательному электроду должно подводиться от высокочастотного генератора, обеспечивающего необходимую величину амплитуды высокочастотного напряжения и требуемый диапазон частот. Небольшие размеры модулирующего электрода позволяют сделать его перемещающимся по радиусу, что позволяет измерять частоты поперечных колебаний в зависимости от радиуса орбиты (например, в циклотроне) .
Предмет изобретения
1. Способ измерения частоты поперечных некогерентных колебаний сгустка заряженных частиц путем возбуждения нара.метрического резонанса колебаний сгустка высокочастотным электрическим полем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измереНИИ, резонанс возбуждают путем периодической модуляции энергии сгустка продольным высокочастотным полем с частотой, равной удвоенной частоте поперечных колебаний.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что резонанс возбуждают в режиме циркуляции пучка.
