WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«ГРУППИРОВАТЕЛИ Для уменьшения разброса пучка на выходе из ускорителя, а также для уменьшения потерь пучка в процессе ускорения (увеличения коэффициента захвата) требуется предварительное ...»

ГРУППИРОВАТЕЛИ

Для уменьшения разброса пучка на выходе из ускорителя, а также для

уменьшения потерь пучка в процессе ускорения (увеличения коэффициента

захвата) требуется предварительное группирование инжектируемого пучка

по фазам, которое происходит в так называемых группирователях (иногда

использутся термин предгруппирователь). Группирователь должен

сформировать банчи, отстоящие друг от друга на длину волны ускоряющей гармоники в основном ускорителе. При этом желательно, чтобы энергетический разброс в банчах также был минимальным. В зависимости от энергии частиц сгустки можно помещать в поля различной напряженности (изменяя время инжекции можно помещать частицы в различные фазы ускоряющей волны), добиваясь наиболее эффективного ускорения при минимальном энергетическом разбросе на выходе.

Существует несколько схем предварительного формирования сгустков.

Предварительная группировка может производиться без существенного дополнительного ускорения (чопперы и клистронные группирователи) или же одновременно с ускорением (волноводные группирователи).

Резонаторный или клистронный метод основан на принципе скоростной модуляции частиц в резонаторе с последующей их группировкой в пролетном пространстве. При волноводной группировке сгустки образуются за счет фазовых колебаний частиц при ускорении электромагнитной волной.

Пучок, полученный после пролетного пространства, имеет неравномерное распределение по фазам, которое характеризуется коэффициентом группировки k n n, где n - фазовая плотность на входе, а n - на выходе. Поскольку в результате группировки, все частицы, находящиеся в интервале входных фаз d попадают в интервал выходных фаз d, то n d n d, и таким образом, имеем, что d k.



(64) d Коэффициент группировки будет разным для разных фазовых интервалов, и на практике основной интерес представляют его максимальное значение и интеграл по некоторому интервалу :

K k d.

(65) 2 Эта величина показывает, какая доля частиц, изначально равномерно распределенная по фазам, в результате группировки окажется в интервале. Если нужно получить высокую интенсивность при достаточно малом энергетическом разбросе, то надо оптимизировать величину K, а если надо получить очень узкий энергетический спектр, то стремиться к большему k.

Чоппер – (от английского chop – рубить) наиболее простое устройство, самые распространенные схемы которого представлены на рис.4.

Рис.4. Различные конструкции чопперов: а) с одним резонатором; б) с двумя; с) с дополнительным магнитным полем.

Во всех схемах непрерывный пучок пролетает резонатор, возбуждаемый на частоте (как правило, это резонатор с поперечным магнитным полем в области пролета пучка). Например, это прямоугольный резонатор (рис.5), у которого в месте пролета пучка магнитное поле имеет максимальное значение, а электрическое равно нулю. На выходе из резонатора пучок будет отклоняться в поперечном направлении с частотой. На некотором расстоянии от резонатора ставят коллиматор – диафрагму с узкой щелью вдоль оси пучка. Проходящие импульсы имеют Рис.5. Прямоугольный резонатор с типом колебаний H102 очень малую длительность, а остальные частицы срезаются коллиматором. В первой схеме (рис.4а) на выходе будут короткие сгустки с частотой 2, на которой и должен работать основной ускоритель. Чтобы избежать проблем с синхронизацией группирователь, как правило, питают от того же источника СВЧ что и основной ускоритель. Чтобы на выходе группирователя пучок имел частоту, добавляют еще один резонатор (рис.4б), а коллиматор после первого, срезает только верхнюю часть пучка. Можно обойтись и одним резонатором, если после выхода действовать на пучок постоянным магнитным полем, величина которого подбирается таким образом, чтобы в отверстие коллиматора попадал самый край пучка (рис.4с). У последней схемы два преимущества: во-первых, сразу получается пучок с частотой следования основного ускорителя, во-вторых, сгустки имеют нулевую поперечную скорость, тогда как в первой схеме она максимальна. Основное преимущество чопперов (помимо простоты) в том, что они не меняют энергетического разброса исходного пучка, поскольку все отклонения происходят в магнитных полях. А главный недостаток – очень большие потери пучка.

Клистронные группирователи – принцип действия этих устройств основан на прохождении потока частиц с равномерным распределением по фазе системы, состоящей из резонатора и пространства дрейфа. В резонаторе происходит модуляция частиц по скорости, которая, в процессе прохождения области дрейфа, переходит в модуляцию в пространстве. На выходе непрерывный пучок превращается в сгустки, отстоящие друг от друга на расстоянии равном длине волны ускоряющего поля. Как следует из сказанного выше релятивистский пучок не может быть сгруппирован подобным образом.

Оценим параметры однозазорного резонатора, при этом будем полагать, что распределение поля внутри резонатора не зависит от координаты, т.е. представляет собой «квадратную волну». Изменение импульса частицы в резонаторе с частотой есть

–  –  –

Задавая интервал выходных фаз, и проинтегрировав по нему выражение (74), можно узнать какой процент инжектированных частиц можно сгруппировать в данном интервале. На рис.7. приведен график зависимости слева доли сгруппированных частиц в процентах, а справа соответствующий коэффициент r, от интервала фаз, в котором сосредоточены сгруппированные частицы после пространства дрейфа. Так, например, для единичного интервала выходных фаз (1 рад), получаем, что коэффициент группировки примерно 70% и r=1.8.

Таким образом, коэффициент r определяет все параметры клистронного группирователя. При выборе напряжения U 0 следует учитывать, что чем меньше модулирующее напряжение, тем меньше энергетический разброс, но больше длина пролетного пространства.

Рис.7. Зависимость коэффициента группировки от интервала фаз.

Волноводная группировка. Частицы, движущиеся в ускоряющей секции с бегущей волной, также группируются, двигаясь по фазовым траекториям. Движение электронов на фазовой плоскости в ускоряющей секции с постоянной фазовой скоростью показано на рис.8. Частицы инжектируются со скоростью равной фазовой скорости волны, ускорения пучка как целого не будет, но все частицы будут совершать колебания относительно синхронной частицы, находящейся в фазе S 2.

Рис.8. фазовое движение в ускоряющей секции с бегущей волной.

На рис.8. сплошными точками показано начальное распределение частиц по фазам. Скорость движения частиц по фазовым траекториям определяется частотой фазовых колебаний, которая сравнима с частотой волны и при малой фазовой скорости и большой напряженности поля может быть больше ее. При малых фазовых колебаниях частоты постоянны и не зависят от траектории. Тогда через четверть периода все точки выстроились бы в вертикальную линию, и пучок стал бы точечным. В силу нелинейности фазовых колебаний с ростом амплитуда частота уменьшается, крайние частицы вращаются с меньшей скоростью (хвосты на рис. 8. изгибаются в сторону, противоположную направлению вращения) и через время чуть большее четверти периода все частицы расположатся на г-образной кривой.

При этом по сравнению с начальным распределением фазовый интервал уменьшится от до.

e const В группирователе с можно использовать дополнительную секцию волновода, где скачком увеличивается по сравнению с первой секцией напряженность ускоряющего поля. При этом вертикальные размеры фазовых траекторий не меняются, т.к. они пропорциональны квадратному корню из эффективной массы M S 2, а горизонтальные размеры уменьшаются пропорционально квадратному корню из коэффициента упругости K Gsin S E. Поэтому спустя четверть периода фазовых колебаний в первой секции, частицы, попавшие во вторую, продолжат движение по траекториям с более узкими горизонтальными размерами. Следуя по новым траекториям, через четверть периода фазовых колебаний во второй секции частицы окажутся сильно сгруппированными при сохранении малого (начального) энергетического разброса.

Введем приведенные величины: W m0c 2 ; скорость волны v c ;

продольная координата в единицах длины волны z ; относительный набор энергии на длине волны G eE m0c2. В этих обозначениях изменение фазы и энергии с координатой описываются системой уравнений:





d d G cos,

–  –  –

Откуда следует, что для уменьшения энергетического разброса в группирующей секции напряженность поля ускоряющей волны требуется делать как можно меньше.

Наилучшие результаты можно получить с помощью волноводного группирователя, в котором, амплитуда ускоряющего поля плавно увеличивается по длине группирователя. Нарастающую амплитуду можно получить, работая на обратной гармонике, т.е. когда пучок летит навстречу распространяющейся в волноводе мощности. Рассмотрим группировку в экспоненциально возрастающем поле. Уравнения движения в этом случае запишется в виде



Похожие работы:

««УТВЕРЖДАЮ» Председатель закупочной комиссии В.В. Соколов «21» марта 2016 года ДОКУМЕНТАЦИЯ открытого запроса предложений на поставку мыла, чистящих средств для нужд филиалов ПАО «ТГК-14» (открытый запрос предлож...»

«1. Информация из ГОС В ГОС дисциплина не предусмотрена 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов относящиеся к виду деятельности выпускника: производственно-технологическая, проектная.1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника В ди...»

«Исследование процессов перезарядки МДП элемента памяти с квантовыми точками германия в качестве плавающего затвора. Алямкин Сергей Анатольевич Новосибирский Государственный Университет Канд.физ.-мат. наук Степина Наталья Петровна telaut@mail.ru Элементы памяти являются неотъемлемой частью многи...»

«РАЗДЕЛ II. СКАЗКИ В. В. БЛЛЖЕС. Свердловск ПРЮКАЗКА. ЗАКОН КОМПОЗИЦИОННОГО КОНТРАСТА В настоящей работе рассматривается начальная и конечная приеизки, их функции и с т р у к т у р н а я з н а ч и м о с т ь. Н ч а л ь н а я п р и с к а з к а — это п р и с т у п к с к а з к е,...»

«В конце номера Р. А. ФАНДО ПОЛЕМИКА О СУДЬБЕ ЕВГЕНИКИ (В ПОЭТИЧЕСКОМ ЖАНРЕ) На рубеже 1930-х гг. в советском обществе широко обсуждались вопросы наследования признаков у человека. Популярными в научной среде генетиков стали проблемы евгеники. Термин «евгеника» был введен Френсисом Гальтоном в 1883 г....»

«СИМВОЛИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА: ГЕНДЕРНЫЙ АСПЕКТ ББК 60.542.22 Т. Б. Рябова, О. В. Рябов «НАСТОЯЩИЙ МУЖИК»: О ГЕНДЕРНОМ ИЗМЕРЕНИИ СИМВОЛИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ Под символической политикой понимают деятельность политических акторов,...»

«Институт банкротства: становление, проблемы, направления реформирования Москва УДК [347.736+658.168](470+571) ББК 65.290 93(2Рос)+ 67.404(2Рос) И71 Институт банкротства: становление, проблемы, направления реформирова ния. – М.: ИЭПП, 2005. С. 432 Агентство CIP РГБ Авторы: Радыгин А.Д. (руководитель авторского коллектива), Гонтмахер А...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель министра _Р.А. Часнойть 16 июля 2009 г. Регистрационный № 076-0709 ОЦЕНКА СУИЦИДАЛЬНОГО РИСКА И ПРОФИЛАКТИКА СУИЦИДАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ (для врачей общей практики, терапевтов, педиатров, неврологов и других врачей лечебно...»

«В. И. Кузьмин, Е. В. Картаев и др. Повышение эффективности плазменного напыления порошковых покрытий ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА 2014 г. Выпуск 2 (33). С. 7–14 УДК 533.924; 620.22.8 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕ...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.