Устройство для получения поляризованного электромагнитного излучения Советский патент 1976 года по МПК H05H7/04 H01F7/00 

1

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения узконаправленного поляризованного электромагнитного излучения в широкой области спектра.

Одной из возможностей получения уз- конаправленного излучения является использование излучения релятивистских заряженных частиц в устройствах, в которых частины совершают вьгаужденные периодические колебания, причем излучение в единичном телесном угле будет линейно-поляризованным, если частицы движутся в одной плоскости, и циркулярно-поля|- ризованным, если частицы движутся по

винтовой линии.

Известно устройство для получения узконаправленного монохроматического циркулярно-поляризованного излучения релятивистских частиц в однородном магнитном поле, вьшолненное в виде соле- нрида, т.е., цилиндрического каркаса, на котором расположена обмотка, подключенная к источнику питания.

Основным недостатком соленоида при его использовании для генерации цирку- лярно-поляризованного электромагнитного излучения является слабая зависимость характеристик излучения от энергии заряженных частиц, что не позволяет существенно увеличить жесткость и интенсивность монохроматического циркулярно поляризованного излучения. Кроме того, в соленоиде невозможно получить полностью линейно -поляризованное электромагнитное излучение.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства для получения пол$физованного электромагнитного излучения, т.е. получение как циркулярное так и линейно-поляризованного излучения, а также увеличение жесткости и интенсивности этого излучения.

Поставленная цель достига|ется за сче того, что обмотка содержит два концентр1Гно расположенных слоя витков, каждый иа которых намотан двумя последовательно соединенными проводниками, образующими двухааходную спираль. Заходы спирали сдвинуты один относительно цругого на половину шага намотки, причем проводники одного слоя образуют левую винтовую линию, а проводники другого слоя - правую винтовую линию. Основное преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что вблизи его оси 2. в зависимости от режима питания обмотки формируется поперечное гармонически изменяющееся вдоль оси магнитное поле, вектор напряженности которого либо ориентирован в одной плоскости, проходящей через ось устройства, либо вращается вдоль оси 1L с периодом Л- , равным щагу намотки, что позволяет получить либо линейно-поляризованное , либо циркулярно-поляризованное излучение. Пучок релятивистских частиц взаимодействует с основной частью магнитного потока, возбуждаемого в устройстве, при условии, что длина устройства много больше его диаметра, минимальная величина которого ограничена поперечными размерами пучка. При этом потоки рассеяния магнитного поля будут меньше, чем в известных устройствах для генерации линейно-поляризованного излучения, а постоянная составляющая магнитного поля отсутствует. Уменьшение потоков рассеяния позволяет при заданном периоде устройства увеличить амплитуду магнитного поля и, следовательно, интенсивность излучения. Предлагаемое устройство при одинаковой длине имеет меньшие габариты и вес, чем известные устройства для получения линейно-поляризованного излучения, что значительно упрощает его установку в пря молинейном промежутке накопителя. Часто та и интенсивность монохроматического циркулярно-поляризованного излучения в предлагаемом устройстве существенно выше, чем в соленоиде, На чертеже показано предлагаемое уст ройство для преобразования энергии заряженных частиц в поляризованное электром нитное излучение, состоящее из двух соос ных цилиндрических слоев, образующих катушки 1 и 2. Каждая катушка состоит из двух последовательно соединенных прово ников, намотанных по одинаковым винтовы jjHHHHM, смещенным одна относительно дру гой вдоль оси 2 устройства на половину шага винтовой линии А /2. Проводники 3, 4 катушки 1 образуют левую винтовую линию, а проводники 5, б катушки 2 - пр вую винтовую линию. Питание обеих катушек независимое. При пропускании эпектрргческого тока J олько через проводники 3, 4 катушки 1 близи оси i формируется винтовое магитное поле -Z-jH cos- Z, H., орты по осиХ,У,Е соде 1 , J , k тветственно; ()л; ае 2Га/Ло; где CL - радиус катушки; KO . К - функции Макдональда, В таком поле частица будет двигаться по винтовой линии с поперечной скоростьюX --m/ o/rЧастота обращения частицы в этом случае, в отличие от движения в соленоиде, не зависит от поля в устройстве и от энергии частицы 21ГС и определяется шагом намотки проводников в цилиндрической катушке. При движении релятивистской заряженной частицы в полученном винтовом поле максимум интенсивности циркулярнополяризованного излучения в ед;иничном телесном угле вдоль оси устройства определяется по формуле гП1 полная интенсивность излучения а частота излучения се; Л. Таким образом, при интенсивность и жесткость циркулярно-поляризованного излучения, генерируемого в предлагаемом устройстве, при фиксированном значении тока 3 может быть на несколько порядков выше, чем интенсивность и жесткость излучения тех же частиц в соленоиде при том же токе. Если пропустить ток П через дроводвЕЕки обеих катушек, то вблизи оси 5Е предлагаемого устройства будет возбуждаться гармонически изменяющееся вдоль оси 2 магнитное поле, вектор напряженности которого ориентирован в плоскости проходящей через ось устройства тактом варианте предлагаемого устройства излучение релятивистских частиц , проходящих вблизи оси i , будет линейно-поляризованным.