Autofasningsprincip

Autofasningsprincipen är en lag som säkerställer stabiliteten hos en partikel i en resonanscykelaccelerator i längdriktningen. Principen formulerades av V. I. Veksler (1944) [1] [2] och oberoende av Macmillan (1945) och tillät konstruktionen av synkrocyklotroner , och senare synkrotroner , för att accelerera relativistiska partiklar, vilket inte var möjligt i en klassisk cyklotron .

Beskrivning av principen

En högfrekvent resonator är installerad i den cykliska acceleratorn , vilket skapar ett accelererande längsgående elektriskt fält. Motsvarande spänning: . För resonansacceleration måste strålpartiklarna passera genom resonatorn i samma fas. Låt det finnas någon central partikel i strålen (jämviktspartikeln) som går in i resonatorn vid tidpunkten och tar emot energi , där är partikelns laddning. Om någon partikel har en avvikelse i energi från energin hos en jämviktspartikel , så gör en sådan partikel ett varv i en annan tid än jämviktspartikeln. I den första approximationen är korrigeringen linjärt relaterad till energifelet: , där . Den första termen, banornas expansionskoefficient , är ansvarig för förlängningen av banan, och den andra, uttryckt genom den relativistiska faktorn , är ansvarig för att ändra partikelns hastighet. För ultrarelativistiska partiklar är deras hastighet nästan oförändrad, den andra termen är obetydlig och koefficienten . I det här fallet kommer en partikel med högre energi, med en längre rotationsperiod, att komma till resonatorn nästa gång senare än jämviktsperioden . Om jämviktsfasen är belägen på den fallande lutningen av RF-spänningens sinusoid, kommer den sena partikeln att få mindre energi, det vill säga dess energiavvikelse från jämviktsvärdet kommer att reduceras. På samma sätt kommer en partikel med lägre energi att få mer än en jämviktsenergi. Således kommer strålpartiklarna att göra små synkrotronsvängningar runt jämviktsvärdet [3] . $U(t)=U_{0}sin(\Omega t)$ $t_0$ $W_{0}=eZU_{0}sin(\Omega t_{0})$ $eZ$ $\delta E$ $\Delta T=K\cdot \delta E/E$ ${\displaystyle K=\alpha -{\frac {1}{\gamma ^{2))))$ $\alfa$ $\gamma$ $K>0$ $t>t_{0}$ $\phi _{0}=\Omega t_{0}$

Liknande resonemang kan utföras för fallet , endast för autofasning bör man välja den ökande lutningen för HF-sinusoiden, annars kommer partiklarna att utföra oändlig rörelse i fasplanet . $K<0$ $(\delta E,\phi )$

Det bör noteras att principen om autofasning inte är uppfylld i den resonerande cyklotronacceleratorn , eftersom icke-relativistiska partiklar har en rotationsperiod som inte är beroende av energi. Detta innebär att en partikel med en energiavvikelse inte kommer att minska avstämningen, medan en partikel med en fasavvikelse vid ankomst i accelerationsgapet kommer att bibehålla fasavstämningen och öka energiavstämningen.

Se även

Synkrotronoscillationer
Synkrotron

Anteckningar

↑ V.I. Veksler. En ny metod för att accelerera relativistiska partiklar // Doklady AN SSSR. - 1944. - T. 43 , nr 8 . - S. 346-348 . Arkiverad från originalet den 10 maj 2017.
↑ V.I. Veksler. Om en ny metod för att accelerera relativistiska partiklar // Doklady AN SSSR. - 1944. - T. 44 , nr 9 . - S. 393-396 . Arkiverad från originalet den 29 juli 2020.
↑ "Theory of cyclic accelerators", A.A. Kolomensky , A.N. Lebedev, M., 1962, s. 152.

Länkar

Phasotron och autofasningsprincipen (På femtioårsdagen av upptäckten av autofasningsprincipen), V.P. Dzhelepov , V.P. Dmitrievsky.
Historien om skapandet av Dubna synkrofasotron , L.L. Zinoviev, " Vetenskap och liv " nr 4, 2007.
Historien om skapandet av Dubna synchrophasotron , platsen för Larisa Leonidovna Zinovieva.
På frågan om författarskapet till upptäckten av autophasing , platsen för Larisa Leonidovna Zinovieva.