Способ ускорения пучка заряженных частиц

 

Использование: в ускорительной технике. Сущность изобретения: на пучок заряженных частиц воздействуют бегущей и стоячей электромагнитными волнами, которые имеют одинаковую частоту и линейно поляризованы во взаимно перпендикулярных направлениях. Пучок заряженных частиц распространяется в направлении поляризации стоячей электромагнитной волны. В качестве линейно поляризованных электромагнитных волн используют лазерное излучение. Стоячую электромагнитную волну формируют в интерферометре Фабри-Перо. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании устройств для ускорения как легких, так и тяжелых заряженных частиц до релятивистских энергий, при создании ядерных реакторов, в основу работы которых положено взаимодействие встречных пучков частиц.

Известны способы [1-3] ускорения заряженных частиц, включающие воздействие на частицы магнитными, электромагнитными полями, в частности - лазерным излучением.

Способ возбуждения ускоряющего поля в периодической структуре линейного ускорителя на волне типа H [1] основан на продольной инжекции электронного пучка и изменении магнитного поля с расстоянием по определенному закону.

Недостатками этого способа являются сложность практической реализации, в частности получение магнитного поля с заданной зависимостью его от расстояния, сложность получения больших значений напряженности статических магнитных полей.

Способ [2] и ему подобные основан на использовании лазерного излучения, которое, отражаясь последовательно от системы зеркал, пересекает пучок ускоряемых частиц под небольшим углом в разных местах траектории пучка, воздействуя на частицы продольной составляющей электрического поля.

Основным недостатком этого способа является сложность синхронизации движения частиц с изменением электрической составляющей лазерного поля. Это важно, поскольку электрическая составляющая поля лазерного излучения зависит от времени и может не только ускорять, но и замедлять заряженные частицы.

В качестве прототипа выбран способ фокусировки и ускорения пучка заряженных частиц [3] основанный на воздействии на пучок периодически в пространстве магнитостатическим полем и переменным во времени электромагнитным полем.

Недостатком этого способа является сложность практической реализации, в частности трудности, связанные с получением больших значений напряженности статических магнитных полей.

Задача, на решение которой направлено изобретение устранение упомянутых недостатков, повышение эффективности ускорения заряженных частиц.

Суть предлагаемого способа состоит в том, что на пучок заряженных частиц воздействуют одновременно в свободном пространстве двумя электромагнитными волнами: стоячей, линейно поляризованной, периодической в пространстве и во времени электромагнитной волной и переменной во времени, линейно поляризованной электромагнитной волной, имеющими одинаковый период колебаний, взаимно перпендикулярные направления поляризации (взаимно перпендикулярные направления колебаний электрических векторов), при этом пучок заряженных частиц вводится в направлении поляризации стоячей электромагнитной волны (направлении колебаний электрического вектора).

В дальнейшем частицы пучка движутся в направлении поляризации стоячей волны (в направлении колебаний ее электрического вектора), совершая поперечные колебательные движения в перпендикулярном направлении вследствие воздействия на них электрического поля линейно поляризованной электромагнитной волны. Частицы пучка при этом периодически отклоняются от узловой стоячей волны в резонанс с изменением ее электрического поля, находясь слева и справа от упомянутой плоскости в те моменты времени, когда поле стоячей волны может передавать им энергию.

Возможны различные варианты реализации предлагаемого изобретения. Некоторые из них приведены ниже.

1. В качестве линейно поляризованной электромагнитной волны используют лазерное излучение.

2. Стоячая линейно поляризованная электромагнитная волна формируется внутри интерферометра Фабри-Перо при воздействии на него лазерным излучением.

Совокупность существенных признаков заявленного изобретения достаточна для достижения результата изобретения повышения эффективности ускорения частиц и упрощения технической реализации способа.

Литература 1. Авт. св. N 1343569, H 05 H 9/00, 1987.

2. Авт. св. N 1338117, H 05 H 9/00, 1987.

3. Авт. св. N 1358115, H 05 H 9/00, 1987.

Формула изобретения

1. Способ ускорения пучка заряженных частиц, включающий воздействие на инжектируемый пучок заряженных частиц переменным во времени электромагнитным полем, отличающийся тем, что на пучок заряженных частиц воздействуют одновременно в свободном пространстве электромагнитными волнами: периодической в пространстве и во времени линейно поляризованной стоячей электромагнитной волной и переменной во времени линейно поляризованной электромагнитной волной, имеющими одинаковый период колебаний и взаимно перпендикулярные направления поляризации, при этом пучок заряженных частиц инжектируют в направлении поляризации стоячей электромагнитной волны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве линейно поляризованной электромагнитной волны используют лазерное излучение.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что стоячая линейно поляризованная электромагнитная волна формируется внутри интерферометра Фабри-Перо при воздействии на него лазерным излучением.