Курс повышения квалификации «Современные проблемы создания ускорителей заряженных частиц». Лекция_02_02_22-03-24

• В ускорителях используются трубки дрейфа, которые позволяют организовать движение зарядов, увеличивая их энергию.  

• Ускорение происходит за счет периодического изменения разности потенциалов на электродах.  

• Резонансный метод ускорения может быть реализован в линейных и циклических ускорителях.  

• Для работы метода необходимо выполнение условия резонанса, когда скорость частицы совпадает со скоростью волны.  

• Принцип автофозировки позволяет объяснить возможность ускорения частиц, движущихся не синхронно с волной.  

• Вводится понятие синхронной фазы и синхронной частицы, которая всегда находится в одной фазе волны.  

• При выборе фазы синхронной частицы, частицы около нее будут совершать устойчивые колебания, называемые синхротронными.  

• Диапазон фаз синхронной частицы для положительно заряженных частиц находится в интервале от нуля до пи пополам.  

• Рассматривается фазовое движение частиц в ускорителях, где частицы движутся в фазовой плоскости, определяемой фазой и энергией или скоростью.  

• Уравнение движения для произвольной частицы записывается в виде второго закона Ньютона, где магнитные силы пренебрежимо малы.  

• Определяется продольное волновое число как отношение частоты волны к фазовой скорости.  

• Записывается первый интеграл или полная энергия системы, которая может быть представлена в виде кинетической и потенциальной энергии.  

• Этот интеграл позволяет определить границы области устойчивости и указать диапазон скоростей частиц, которые могут совершать устойчивые фазовые колебания.  

• Фазовая траектория, отвечающая заданному значению полной энергии, определяет начальные условия для ускорения частиц.  

• Площадь сепаратрисы, которая разделяет область замкнутых фазовых траекторий от незамкнутых, определяет акцептос ускорителя.  

• Если частицы попадают на незамкнутую фазовую траекторию, они не смогут изменить свою энергию, но если они попадают внутрь сепаратрисы, они смогут увеличить свою энергию.  

• В ускорителях обычно используют значение синхронной фазы, чтобы большее число частиц могло попасть в режим ускорения.  

• При уменьшении значения синхронной фазы, фазовые траектории деформируются, и площадь сепаратрисы называется баки.  

• В ускорителях частиц используются резонаторы для ускорения частиц.  

• Резонаторы могут быть образованы из отрезка волновода, где возбуждаются ускоряющие волны.  

• Ускоряющие волны должны иметь компоненту электрического поля, направленную вдоль оси ускорения.  

• Ускорители с трубками дрейфа используют трубки для ускорения частиц.  

• В процессе ускорения длина трубок дрейфа увеличивается, чтобы экранировать частицы от замедляющей фазы поля.  

• Ускорение релятивистских частиц имеет свои особенности, так как их кинетическая энергия сравнима с энергией покоя.  

• Для ускорения релятивистских частиц используются ускорители с постоянной фазовой скоростью.  

• Частицы ускоряются в ускоряющей секции, где их энергия увеличивается.  

• Частицы движутся по фазовой траектории, которая меняется при достижении энергии, равной скорости света.  

• Дефокусировка частиц может произойти из-за силы кулона и фокусирующей ускоряющей волны.  

• Дефокусировка может привести к потере частиц и ухудшению вакуума.  

• Фокусировка с помощью квадропольной линзы обеспечивает поперечную фокусировку частиц.  

• Фаза-переменная фокусировка также может обеспечить ускорение частиц, но с меньшей интенсивностью.  

• Для обеспечения поперечной фокусировки при разумных скоростях используются фокусирующие элементы, такие как квадрополь - электромагнитная линза с четырьмя полюсами.  

• Действие квадропольной линзы в одной из плоскостей соответствует дефокусирующей линзе геометрической оптики в другой плоскости.  

• Для получения обратной ситуации, когда в плоскости зет линза фокусирует, а в плоскости игрек-зет дефокусирует, линзу нужно повернуть на 90 градусов.  

• Дублет - пара линз, которые могут быть использованы для одновременной фокусировки пучка по двум направлениям.  

• Для расчета поперечной устойчивости используется матричный метод.  

• Матрицы фокусирующих и дефокусирующих линз записываются для плоскостей икс-зет и игрек-зет.  

• Эмит - поперечный разброс частиц в пучке.  

• Фазовый эллипс - огибающая пучка, которая показывает положение крайних точек пучка.  

• Фазовые траектории для пучков с разным поперечным эмитом показаны на графике.  

• Пространства однородной квадропольной фокусировки используются для ускорения протонов и ионов.  

• Система квадрополей непрерывна вдоль следования пучка, что обеспечивает поперечную устойчивость.  

• Профиль электродов меняется в зависимости от скорости частиц, что позволяет ускорять их.  

• Лектор объявляет о следующей лекции, которая состоится в понедельник в то же время и в том же месте.  

• Он также упоминает, что другие лекторы проведут свои лекции в это же время, и все они будут посвящены источникам заряженных частиц и системам диагностики.  

• Лектор благодарит всех присутствующих за внимание и обещает вернуться к теме заряженных частиц и систем диагностики позже.  

• Он прощается с аудиторией и благодарит за внимание.