Положение сгустка частиц относительно волны неред началом формирования - 5 и в конце каждого участка 6, 7, 8 показано на фиг. 2.
Устройство работает следуюш,им образом.
Пучок частиц в устройстве формирования взаимодействует с электромагнитным нолем, фазовая скорость волны которого удовлетворяет соотношению рв 4 -f Ар, где рв и Pi - фазовая скорость волны и средняя скорость частиц в сгустке соответственно, выраженные в единицах скорости света; Ар - разность между средней скоростью частиц сгустка и фазовой скоростью возбуждаемой волны, иричем на нервом этапе формирования величина Др такова, что частицы одновременно с ироцессом групнирования дрейфуют из области фазовой устойчивости в область радиальной, на втором Ар О, а на третьем этане выбором Ар совмещают иолный эмиттанс пучка с полным аксептаисом ускорителя.
Таким образом, сгусток проходит три последовательных этапа взаимодействия с высокочастотным полем, причем на нервом этапе обеснечивают нерезонансное взаимодействие частиц с полем за счет того, что фазовую скорость волны делают больше скорости частиц, на втором этане формирования обеспечивают резонансное взаимодействие пучка с фокусируюш;им полем, т. е. Ар 0, а на третьем - согласуют полный фазовый объем пучка с полным аксентансом ускорителя.
Для каждой конкретной замедляюш,ей структуры и начальных параметров пучка формируемых частиц величины Ар, Рв и длины участков определяются для каждого участка в результате численных решений уравнений движения частиц.
Величина А:Р характеризует эффективность взаимодействия частиц с полем. Так, например, для протонов с энергией инжекции 100 кэВ на первом участке -
(0,,5) и при приближении к указанным границам эффективность формирующего устройства уменьшается.
На первом зчастке скорость волны больше скорости частицы, т. е. имеет место нерезонансное взаимодействие, и сгусток дрейфует относительно волны. В процессе дрейфа и одновременного взаимодействия с полем происходит модуляция частиц в сгустке по скоростям, сгусток группируется и в конце первого этапа занимает относительно волны положение 2. Осуществить группировку сгустка можно и в случае, когда Рв р4, ио при этом в силу резонансного характера взаимодействия сушественно увеличивается дефокусировка нучка. Таким образом, наличие дрейфа на первом этапе обеспечивает не только группировку
и перевод сгустка из области фазовой ус тойчивости в область радиальной устойчивости, но и зменьшает угловую расходимость пучка.
Па втором участке Ар делают равным нулю, а РВ выбирают равной скорости частицы, находящейся в фазе - , которая
соответствует средней скорости частиц в
сгустке. Это обесиечивает фокусировку частиц в сгустке без увеличения его фазовой протяженности. При этом положение сгустка относительно волны практически не меняется и соответствует положению 3 на
фиг. 1. Выбор величин напряженности ноля зависит от ориентации и формы продольного и поперечного аксептанса ускорителя и в каждом конкретном случае также определяется из решения уравнений движения.
Фазовую скорость волны на третьем участке выбирают из условия согласования полного эмиттанса пучка и полного аксептанса ускорителя.
После прохождепия первого участка диаметр сгустка увеличивается, модуляция частиц по скоростям максимальная, наиболее энергетичные частицы находятся в тормозящем поле. Однако, наличие фокусирующего участка 2 с соответствующими значениями фазовой скорости волны и напряженности поля обеспечивает выравнивание энергии частиц в сгустке и фокусировку частиц. Параметры участка 3 выбраны из условия совмещения продольного и поперечного эмиттансов пучка с аксептаисом ускорителя.
Таким образом положительный эффект изобретения заключается в том, что в системе формирования обеспечивается одновременная радиальная и продольная устойчивость частиц без использования какихлибо внешних устройств, т. е. приводит к упрощению конструкции. Кроме того, как
показывают расчеты, использование такого формирующего устройства в начальной части ускорителя с фазопеременной фокусировкой приводит к увеличению коэффициента захвата в 2-3 раза, что значительно
повышает эффективность ускорителя.
Формула изобретения
Устройство для формирования пучков заряженных частиц, выполненное в виде высокочастотной секции резонаторного или волноводного типа, замедляющая система которой содержит два последовательно
расположенных участка - грзппирующий и соглас)ющий, отличающееся тем, что, с целью упрощения констрзжции, группирующим и согласующим участками введен фокусирующий участок замедляющей системы.
Источники информации, иринятые во в 1имание при экспертизе
1.Баталии В. А. и др. ПТЭ, № 5, 1967.
2.Вальднер О. А. и др. «Липейпые ускорители, М., А,-И., 1969, с. 174-176
3. Авторское свидетельство СССР № 31319, кл. Н 05Н 7/00, 04.01.70 (ирототип).
