Открыть главное меню
Для ультрарелятивистских пучков равновесная фаза должна располагаться на спадающем склоне синусоиды ВЧ для выполнения автофазировки.

Принцип автофазировки — закон, обеспечивающий стабильность частицы в резонансном циклическом ускорителе в продольном направлении. Принцип был сформулирован В. И. Векслером (1944)[1][2] и независимо Макмилланом (1945) и позволил создавать синхроциклотроны, а позже синхротроны для ускорения релятивистских частиц, что было невозможно в классическом циклотроне.

Содержание

Описание принципаПравить

В циклическом ускорителе установлен высокочастотный резонатор, создающий ускоряющее продольное электрическое поле. Соответствующее ему напряжение:  . Для резонансного ускорения, частицы пучка должны проходить через резонатор в одной и той же фазе. Пусть есть некая центральная частица в пучке (равновесная частица), которая приходит в резонатор в момент времени   и получает энергию  , где   — заряд частицы. Если какая-то частица имеет отклонение по энергии от энергии равновесной частицы  , то такая частица совершает один оборот за другое время, чем равновесная. В первом приближении поправка линейно связана с ошибкой по энергии:  , где  . Первое слагаемое, коэффициент расширения орбит  , отвечает за удлинение орбиты, а второе, выраженное через релятивистский фактор  , отвечает за изменение скорости движения частицы. Для ультрарелятивистских частиц, их скорость почти неизменна, второе слагаемое несущественно, и коэффициент  . В этом случае, частица с бо́льшей энергией, имея больший период обращения, придёт в следующий раз в резонатор позже равновесной  . Если равновесная фаза   расположена на спадающем склоне синусоиды напряжения ВЧ, то запоздавшая частица получит меньше энергии, то есть её отклонение по энергии от равновесного значения сократится. Аналогично, частица с меньшей энергией получит больше, чем равновесная. Таким образом, частицы пучка будут совершать малые синхротронные колебания вокруг равновесного значения[3].

Аналогичные рассуждения можно провести для случая  , только для автофазировки следует выбрать нарастающий склон синусоиды ВЧ, в противном случае частицы будут совершать инфинитное движение в фазовой плоскости  .

Следует отметить, что в резонансном ускорителе циклотроне принцип автофазировки не выполняется, поскольку нерелятивистские частицы имеют период обращения, не зависящий от энергии. Это значит, что частица с отклонением по энергии не будет сокращать отстройку, а частица с отклонением по фазе прихода в ускоряющий зазор будет сохранять отстройку по фазе и наращивать отстройку по энергии.

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. В.И. Векслер. Новый метод ускорения релятивистских частиц // Доклады АН СССР. — 1944. — Т. 43, № 8. — С. 346-348.
  2. В.И. Векслер. О новом методе ускорения релятивистских частиц // Доклады АН СССР. — 1944. — Т. 44, № 9. — С. 393-396.
  3. "Теория циклических ускорителей", А.А.Коломенский, А.Н. Лебедев, М., 1962, с.152.

СсылкиПравить