|
|
потепц. яму электронов. Оптим. соотношение для числа протонов и электронов составляет 0,01, что соответствует 1011 протонов. При этом все условия удержания выполнены, и дальше такой сгусток ускоряется во внеш. электрич. поле. Точнее, внеш. поле ускоряет электронную компоненту сгустка, ион-пая же компонента ускоряется и удерживается полем электронного сгустка. Эффективность ускорения определяется отнонгением .М/my, поэтому рассмотренная схема применяется для ускорения тяж╦лых ионов. Реализуется М/пгу~50<
Автоускорение ≈ один из способов повышения энергии пек-рой доли заряж. частиц лучка за сч╦т его взаимодействия с высокочастотной пассивной структурой (напр., резонатором); впервые предложен А. А. Коломенским [9].
В связи с быстрым развитием электронных ускорителей большой мощности появилась возможность с высокой степенью эффективности трансформировать с помощью коллективных эффектов энергию электронного пучка в энергию пучка ионов. Такие устройства наз. ионными диодами.
Однако энергии мощных электронных пучков, получаемых на диодных системах ускорения, составляют лишь 1≈2 МэВ, получение таким способом пучков более высоких энергий приводит к существ, увеличению стоимости установок и сопряжено с решением сложнейших инженерных и фиа. проблем. Чтобы обойти эти трудности, и применяется метод автоускорения. Процесс автоускорения заключается в передаче энергии большей части частиц пучка малой его части, за сч╦т чего существенно увеличивается энергия последней. Это достигается в результате взаимодействия мощного пучка с высокочастотной пассивной структурой. При этом часть энергии пучка ид╦т на возбуждение ускоряющего поля в структуре, иод действием к-рого ускоряется та часть частиц, к-рая попадает в благоприятную фазу поля. Опыты с обычной волноводной структурой показали возможность увеличения энергии части электронов в 2≈3 раза. Опыты до более строгому фазированию системы одиночных резонаторов и спец. предварит, формированию пучка электронов позволили продолжить процесс резонансного самоускорения и получать электронные пучки большой мощности с энергией 10 МэВ.
Ускорители с коллективной фокусировкой. Первое предложение ускорителя, использующего коллективные поля для фокусировки частиц, было сделано Г. И. Будкером. Радиальное электрич. поле интенсивного электронного пучка в кольцевом ускорителе предполагалось использовать для удержания ионов на круговой орбите. Такое двухкомпонентное кольцо получило назв. будкеровского кольца. Добавление к предложению Будкера нескольких существ, деталей делает эту идею реализуемой [10]. Осн. идея изменений ≈ создать гофрированное тороидальное маги, поле с помощью цепочки попарно замкнутых маги, зеркал. Если в такую систему инжектировать плотное облако
Рве. 4, Ускоритель с коллективной фокусировкой; J≈ ратушки магнитного поля; 2≈ магнитное поле; 3 ≈ электроны, удерживаемые магнитным полем; 4 ≈ ускоряемый пучок ионов.
электронов с поперечными скоростями, то образуются цепочки электронных линз, создающих потенц. яму для ионов, ускоряемых иидукц. полем (как в бетатроне) (рис. 4). При этом электроны не ускоряются вдоль тороида и, следовательно, не нагружают ускоряющего генератора, а удерживаются системой магн.
зеркал. Ф-ции ускорения и удержания в такой системе строго разделены. Такой ускоритель может быть и линейным.
Лит.; 1) F a i n Ъ е г g I. В., The use of plasma waveguides as accelerating structures in linear accelerators, в кн.: CERN Symposium of high energy accelerators and pion physics, Proceedings, v, 1. Gen., 1956, p. 84; Veksler V, I., Coherent principle of acceleration of charged particles, там же, р. 80; В и d k e r G, J., Relativistic stabilized electron beam, там же, p. 68; 2) В e n n e 1 1 W. H., Magnetically self-focusing streams, «Phys. Rev.», 1934, v. 45, p. 890; 3) G г а у h i 1 1 S. E., U g 1 и m J. R., Observation of energetic ions from a beam-generated plasma, «J. Appl. Phys.», 1970, v. 41, p. 236; 4) F r i-e d m a n M., The CPA (A collective particle accelerator), «IEEE Trans. Nucl. Sci.», 1979, v. NS-26, ╧ 3, p. 4186; 5) S 1 o-an M, L., Drummond W. E., Autoresonant accelerator concept, «Phys, Kev. Lett.», 1973, v. 31, p. 1234; 6) S p r a n g-1 e P., D г о b о t А. Т., M a n h e i m e r W. M., Collective ion acceleration in a converging wave guide, «Phys. Rev. Lett.», 1976, v. 36, p. 1180; 7) Veksler V. e t a 1., Collective linear acceleration of ions, Proc. of tho б-th International conf. on high energy accelerators, USA CEAL-2000, 1967, p. 2&9;
8) Саранцев В. П., ПерельштеЙн Э. А., Коллективное ускорение ионов электронными кольцами, М., 1979;
9) Kolomenskii A. A., Particle acceleration by electron beams, <∙ Particle Accel.», 1973, v. 5, ╧ 2, p. 73; 10) M о n-d e 1 1 i A. A., Rostoker N., The collective focusing ion accelerator, & кн.: Collective methods of accelerations, L., 1979, p, 611. Б, II. Саранцев.
КОЛЛЕКТИВНЫЕ 'ПЕРЕМЕННЫЕ ≈ динамич. величины, описывающие такие бозевские возбуждения статистич. систем, к-рые представляют собой согласованное коллективное движение всех частиц системы. Коллективные возбуждения характерны для большинства статистич. систем (с большим числом N взаимодействующих друг с другом частиц). В ряде случаев отдельному такому возбуждению можно сопоставить волновой процесс, параметры к-рого определяют К. п. Наиб, наглядная реализация коллективного возбуждения системы ≈ волна плотности числа частиц, Для оператора плотности числа частиц
N
его фурье-компонента
= \ J
N
dr = 2
есть К. п., соответствующая волне плотности с волновым вектором fc.
Такие гармонич. процессы являются возбуждениями бозевского типа. Описывающие их динамич. величины (в частности, pfr) можно выбрать в качестве К. п.,
с помощью к-рых уда╦тся описать микроскопич. состояние системы, выразить в терминах К. п. операторы динамич, величин, относящихся ко всей системе, разработать приближенные методы расч╦та осн. характеристик системы и т. д.
К. п. адекватно отражают структуру возбуждений системы в области длинных волн (но сравнению, напр., со ср. межатомным расстоянием, когда еще можно говорить о волнах плотности). Поэтому они эффективны при описании тех свойств системы, к-рые связаны с уч╦том дальнодействующей части взаимодействия между частицами (особенно для систем с куло-новским взаимодействием). В ряде случаев гамильтониан взаимодействия Н1 целиком выражается в терминах К. п., напр.;
t <
(0)/V ≈
k
V ≈ объ╦м
где Ф (JR) ≈ потенциал взаимодействия, системы, v (fc)≈ \Ф (-В) ехр (≈ikH}dH.
В общем случае при переходе к К. п.. в гамильтониане выделяют части, выраженные через К. п, и через исходные индивидуальные переменные, а также смешанную часть, соответствующую взаимодействию
Ш
Ш
X
ш
413
