Princip automatického fázování

Princip autofázování je zákon, který zajišťuje stabilitu částice v rezonančním cyklickém urychlovači v podélném směru. Princip formuloval V. I. Veksler (1944) [1] [2] a nezávisle Macmillan (1945) a umožnil konstrukci synchrocyklotronů a později synchrotronů urychlovat relativistické částice, což v klasickém cyklotronu nebylo možné .

Popis principu

V cyklickém urychlovači je instalován vysokofrekvenční rezonátor , který vytváří zrychlující se podélné elektrické pole. Odpovídající napětí: . Pro rezonanční zrychlení musí částice paprsku projít rezonátorem ve stejné fázi. Nechť je v paprsku nějaká centrální částice (rovnovážná částice), která v okamžiku času vstupuje do rezonátoru a přijímá energii , kde je náboj částice. Pokud má některá částice odchylku energie od energie rovnovážné částice , pak taková částice udělá jednu otáčku v jiném čase, než je ta rovnovážná. V první aproximaci je korekce lineárně vztažena k energetické chybě: , kde . První člen, koeficient expanze oběžných drah , je zodpovědný za prodloužení oběžné dráhy, a druhý, vyjádřený relativistickým faktorem , je zodpovědný za změnu rychlosti částice. U ultrarelativistických částic se jejich rychlost téměř nemění, druhý člen je nevýznamný a koeficient . V tomto případě částice s vyšší energií, s delší periodou rotace, přijde do rezonátoru příště později než rovnovážná . Pokud je rovnovážná fáze umístěna na klesajícím sklonu sinusoidy RF napětí, pak pozdní částice obdrží méně energie, to znamená, že její energetická odchylka od rovnovážné hodnoty se sníží. Podobně částice s nižší energií přijme více než rovnovážná. Částice paprsku tak budou dělat malé synchrotronové oscilace kolem rovnovážné hodnoty [3] . $U(t)=U_{0}sin(\Omega t)$ $t_0$ $W_{0}=eZU_{0}sin(\Omega t_{0})$ $eZ$ $\delta E$ $\Delta T=K\cdot \delta E/E$ ${\displaystyle K=\alpha -{\frac {1}{\gamma ^{2))))$ $\alpha$ $\gamma$ $K>0$ $t>t_{0}$ $\phi _{0}=\Omega t_{0}$

Podobné úvahy lze provést pro případ , pouze pro autofázování je třeba zvolit rostoucí sklon HF sinusoidy, jinak budou částice vykonávat nekonečný pohyb ve fázové rovině . $K<0$ $(\delta E,\phi )$

Je třeba poznamenat, že princip autofázování není u rezonančního cyklotronového urychlovače splněn , protože nerelativistické částice mají periodu revoluce, která nezávisí na energii. To znamená, že částice s energetickou odchylkou nesníží rozladění, zatímco částice s fázovou odchylkou příchodu do urychlovací mezery udrží rozladění fáze a zvýší rozladění energie.

Viz také

Synchrotronové oscilace
Synchrotron

Poznámky

↑ V.I. Veksler. Nová metoda urychlování relativistických částic // Doklady AN SSSR. - 1944. - T. 43 , č. 8 . - S. 346-348 . Archivováno z originálu 10. května 2017.
↑ V.I. Veksler. O nové metodě urychlování relativistických částic // Doklady AN SSSR. - 1944. - T. 44 , č. 9 . - S. 393-396 . Archivováno z originálu 29. července 2020.
↑ "Teorie cyklických urychlovačů", A.A. Kolomensky , A.N. Lebeděv, M., 1962, str. 152.

Odkazy

Fasotron a princip autofázování (K padesátému výročí objevu principu autofázování), V.P. Dželepov , V.P. Dmitrijevského.
Historie vzniku synchrofasotronu Dubna , L.L. Zinověv, " Věda a život " č. 4, 2007.
Historie vytvoření synchrophasotronu Dubna , místo Larisy Leonidovny Zinovieva.
K otázce autorství objevu autophasing , místo Larisa Leonidovna Zinovieva.