Способ ускорения заряженных частиц
«t. j- ю . 31."
<, ;,, .ЯЭ НО в тв1ИЫЧВт ;.Ь3 ,1:1 ъ :,ит„gPLI
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Респубблик ii) gggggg (61) Дополнительное к авт. свнд-ау (22) Заявлено 14.01.72!21) 1739789/20-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.03,76.Бюллетень №11 (45) Дата опубликования описания16.04.76 (51) М. Кп
Н 05Н 9/00
Н О5Н 7/00
Гооударстввнный каинтвт
Соввтв Мнннотрав СССР ва двлви нзоорвтвннй н открытнй (53) УДК 621.384.6 (088. 8) (72) Автор изобретения
Д. Г. Зайдин (71) Заявитель (54) СПОСОБ УСКОРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ь(g " ) (4(-
Исходя из уравнений Максвелла дня осеснмметричной волны можно получить следуюшие соотношения:
Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц и может быть иопольэовано в линейных ускорителях.
Известен способ ускорения заряженных частиц с помощью электромагнитной волны амплитуда которой и диэлектрическая проницаемость среды, в которой осуществляется ускорение, изменяются s продольном направлении. Недостатком этого способа )О является значительная неравномерность по1 я в поперечном сечении, особенно при боль - ,шом замедлении волны, т.е. в области низ,кой энергии ускоряемых частиц. Поэтому эффективное ускорение частиц происходит lI лишь s пространстве с небольшим попереч2
I ным размером 0. ть к ф, rae 3 фризовая скорость волйы в ускоряюшей структуре, отнесенная к скорости света;
Л - длина волны в свободном простран стве.
Изобретение позволяет устранить укаэан! ный недостаток благодаря тому, что час тицы ускоряют в электромагнитной волнэ с изменяющейся в направлении ускорения амплитудой или диэлектрической проницаемостью среды, например, частицы ускоЮ ряют в осесимметричной волне, продольная составляющая электрического вектора которой на оси K(B ) и диэлектрическая проницаемость среды в связаны между собой зависимостью
4
Ф
446244 где P — фаза, определяемая соотношением", 16
ЗЬ
Выражение (2) в общем случае соотвеч ствует волне с криволинейным фронтом (т.е. криволинейной синфазной поверхностью), поскольку
Способ ускорения заряженных частиц, основанный на их взаимодействии с экви@» валентной бегущей волной электромагнит .
2 ге где Ш=-у - циклическая частота колебаний;
С - скорость света;
Ф. - время;
Т - радиус (фаза волны спадает в направлении ускорения частиц).
Из приведенных соотношений видно, чт путем необходимого изменений 5< и 6 вдоль оси Е можно получить раэнообраэныв зависимости F- g от 1" .
Если, в частности, правая часть выражения . (1) равняется нулю, то амплитуда волны, по крайней мере, с точностью до второго порядка по» не зависит от радиуса, поскольку
y() у() . () Иэ соотношений (1) и (2) следует, что если волна распространяется в пустоте и амплитуда ее постоянна по Я, то;
1 а=О + О, т.е. амплитуда волны сильно зависит от радиуса, что и имееет место при известном способе уско» рения.
Таким образом, если ускорять частицы волной, для которой выражение (1) равно нулю, то поперечная протяженность пространства, в котором возможно эффективное ускорение, существенно возрастает. Как следует из соотношений (1), (2), предложенный способ ускорения тем эффективнее осуществляется, чем ниже энергия ускоряемых частиц, при условии, что фазовая скорость волны близка к скорости синхронной частицы.
При предложенном способе ускорения снижается дефокусирующее действие уско-. ряющего поля в условиях автофаэировки, а при определенных дополнительных условиях превращается в фокусирующее.
Создание электромагнитной волны требуемого при данном способе ускорения ви-. да может быть Осуществлено известными способами, например с помощью объемно» го резонатора или волновода с искривпенными поверхностями. Из уравнения (1) находят соотношение параметров волнь, необходимое для получения требуемой зависимости Еg() . Подставляя значайия этих параметров в уравнение (2), определяют уравнение синфазных поверхностей, каждая из которых соответству ет разным значениям Р Если металлизировать, Ilo крайней мере, две такие поверхности, соответствующие некоторым фазам 1, Ч, и возбудить в них токи с данной частотой Ш ираэностьюфаз Ч вЂ”, то, в силу единственности решения волнового уравне ния, поле в пространстве между поверхностями будет обладать свойствами, описываемыми уравнением (1), iTo и требует ся для реализации предложенного способа.
Наприме, при 6 =1, »ф =0,05 ео АА =200 см, поле будет равномерным в поперечном сечени " точностью до второго порядка по ()юг=о — О, если а еь где 6 -амплитуда волны Eg npu L
О. При этом синфаэная поверхность будет приближенно описываться уравнением
Х = или =pgp г и
Дф
> где З и а выражены и сантиметрах. ф ор мула изобретения
446244 аЕ а эЫ э az az ) Составитель П. Домнин
Редактор Т. Орловская Техред M. Ликович Корректор A ГУсева
Заказ ., 1 47 Тираж,1 02 9 Подписное
UHHHIlH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ного поля, например, осесимметричного строения, амплитуда которой и диэлектрическая проницаемость среды изменяются в направлении ускорении, по длине ускорителя, отличающийся тем, что, с цепью снижения неоднородности ускоряющего поля в поперечном сечении, ампли где А - длина волны в свободном проотранстве, 6 туду волны электромагнитного поля и диэлектрическую проницаемость срсflhl и::1с няют так, что амплитуда продольной составляющей электрического поля E b и диэлектрическая проницаемость среды 6 н оси симметрии Z удовлетворяют соотно; шению:
P - относительная фазовая скорость волны.
