Устройство для получения поляризованного электромагнитного излучения

 

О П И С А Н И Е « взвеся

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.02.75 (21) 2101796/25 с присоединением заявки № (5!) М. Кл.

Н 05 Н 7/04

Н 01 F 7/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иаооретеннй и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.12.76,Бюллетень № 45 (53) УДК621.384.6 (45) Дата опубликования описания30.03,77

Д. Ф, Алферов, IO. А. Башмаков и. Е. Г. Бессонов (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина физический институт им. П. Н. Лебедева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано для получения узконаправленного поляризованного электромагнитного излучения в широкой области спектра.

Одной из возможностей получения узконаправленного излучения является использование излучения релятивистских за« ряженных частиц в устройствах, в которых частицы совершают вынужденные периодические колебания, причем излучение в единичном телесном угле будет линейно-поляризованным, если частицы движутся в одной плоскости, и циркулярно-поля,ризованным, если частицы движутся Ilo винтовой линии.

Известно устройство для получения узконаправленного монохроматического воаркулярио-поляризованного излучения релятивистских частиц в однородном магнитном поле, выполненное в виде соленоида, т.е. цилиндрического каркаса, на котором расположена обмотка, подключенная к исщэчнику питания.

Основным недостатком соленоида при его использовании для генерации циркулярно-поляризованного электромагнитного излучения является слабая зависимость

5 характеристик излучения от энергии заряженных частиц, что не позволяет существенно увеличить жесткость и интенсивность монохроматического циркулярно поляризованного излучения. Кроме того, в

10 соленоиде невозможно получить полностью линейно-поляризованное электромагнитное излучение.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устрой15 ства для получения поляризованного электромагнитного излучения, т.е. получение как циркулярно; так и линейно-поляризованного излучения, а также увеличение жесткости и интенсивности этого излуче20 ния.

Поставленная цель достигартся за счет того, что обмотка содержит два концентрично расположенных слоя витков, каждый иа которых намотан двумя последовательно

25 соединенными проводниками, образующими

538508

3 двухзаходную спираль. Заходы спирали сдвинуты один относительно другого на половину шага намотки, причем проводники одного слоя образуют левую винтовую линию, а проводники другого слоя — правую винтовую линию.

Основное преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что вблизи его оси K в зависимости от режима питания обмотки формируется поперечное гармонически изменяющееся вдоль оси Е магнитное поле, вектор напряженности которого либо ориентирован в одной плоскости, проходящей через ось устройства, либо вращается вдоль оси Ь с периодом А о равным шагу намотки, что позволяет получить либо линейно поляризованное, либо циркулярно-поляризованное излучение. Пучок релятивистских частиц взаимодействует с основной частью магнитного потока, возбуждаемого в устройстве, при условии, что длина устройства много больше его диаметра, минимальная величина которого ограничена поперечными размерами пучка. При этом потоки рассеяния магнитного поля будут меньше, чем в известных устройствах для генерации линейно-поляризованного излучения, а постоянная составляющая магнитного поля отсутствует.

Уменьшение потоков рассеяния позволяет при заданном периоде устройства увеличить амплитуду магнитного поля и, следовательно, интенсивность излучения.

Предлагаемое устройство при одинако- Ж вой длине имеет меньшие габариты и вес, чем известные устройства для получения линейно-поляризованного излучения, что значительно упрощает его установку в прямолинейном промежутке накопителя. Частота и интенсивность монохроматического циркулярно-поляризованного излучения в предлагаемом устройстве существенно выше, чем в соленоиде.

На чертеже показано предлагаемое устройство для преобразования энергии заряженных частиц в поляризованное электромагнитное излучение, состоящее из двух соосных цилиндрических слоев, образующих катушки 1 и 2. Каждая катушка состоит из двух последовательно соединенных проводников, намотанных по одинаковым винтовым линиям, смещенным одна относительно другой вдоль оси % устройства на половину шага винтовой линии Х /2. Проводники о

3, 4 катушки 1 образуют левую винтовую линию, а проводники 5, 8 катушки 2 — правую винтовую линию. Питание обеих катушек независимое.

При пропускании электрического тока J только через проводники 3, 4 катушки 1 вблизи оси формируется винтовое магнитное поле

2Я 2И

Н=1Н 6in Š— j Н ось К

ltl Я 7 о о р «у где -, j, К вЂ” орты по оси Х,Q,Я ответственно;

43

K = LxK (Ж)+х к (Ж)3, < = а/Ао; где СŠ— радиус катушки;

Ко, К вЂ” функции Макдональда.

В таком поле частица будет двигаться по винтовой линии с поперечной скоростью соо о

Частота обращения частицы в этом случае, в отличие от движения в соленоиде, не зависит от поля в устройстве и от энергии частицы

2FC

Я=в

- -СЪ и определяется шагом намотки проводников в цилиндрической катушке.

При движении релятивистской заряженной частицы в полученном винтовом поле максимум интенсивности циркулярнополяризованного излучения в единичном телесном угле вдоль оси устройства определяется по формуле

d> г

Д.О tTl полная интенсивность излучения

J-Hm3 а частота излучения

Ю - A. .

Таким образом, при g )l интенсивность и жесткость циркулярно-поляризованного излучения, генерируемого в предлагаемом устройстве, при фиксированном значении тока 3 может быть на несколько порядков выше, чем интенсивность и жесткость излучения тех же частиц в соленоиде при том же токе.

Если пропустить ток 3 через проводники обеих катушек, то вблизи оси P. предлагаемого устройства будет возбуждаться гармонически изменяющееся вдоль оси t магнитное поле, вектор напряженности которого ориентирован в плоскости. праходящей через ось устройства

28Г

Н= 2Н м 5Ln о

При таком варианте предлагаемого устройства излучение релятивистских частиц, проходящих вблизи оси k, будет линейно-поляризованным.

538508 х

Составитель E. Громов

Редактор Т. Орловская Техред М, Ликович Корректор В. Куприянов

Заказ 5732/34 Тираж 1029 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 э

Так как амплитуда магнитного поля

2Н в предлага=мом устройс ве при фикt BpoBBHHblx значениях G p. Х. зав,.сит только от величины возбуждаемого тока и ограничена только значением допустимого тока в обмотке устройства, а потоки рассеяния магнитного поля минимальны, то интенсивность линейно-поляризованного излучения будет в. ще, чем в известных устройствах.

Таким образом, использование предлагаемого устройства для преобразования энергии заряженных частиц в электромагнитное излучение позволяет получить в зависимости от режима питания обмотки как линейно-поляризованное, так и циркулярно-поляризованное излучение, а также существенно увеличить интенсивность и жесткость этого излучения.

Формула изобретения

Устройство для получения поляризованного электромагнитного излучения, содержащее цилиндрический каркас, на котором расположена обмотка, подключенная к системе питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, повышения жестко>g сти и интенсивности электромагнитного излучения, обмотка содержит два концентрично расположенных слоя витков, каждый из которых намотан двумя последовательно соединенными проводниками, образую15 шими двухзаходную спираль, заходы у которой сдвинуты друг относительно друга на половину шага намотки, причем проводники одного слоя образуют левую винтовую линию, а проводники другого слоя—

20 правую винтовую линию.