СИНХРОТРОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ


СИНХРОТРОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ
СИНХРОТРОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ

- колебания энергии и фазы (импульсаи фазы, координаты и фазы) ускоряемых частиц при резонансном ускорениив линейных и циклич. ускорителях; в теории циклич. ускорителей наз. также радиалъно-фазовыми колебаниями (под фазой здесь понимается фаза, <к-рую имеет ускоряющее ВЧ-поле в момент прихода частиц в ускоряющий промежуток).На С. к. впервые обратили внимание В. И. Векслер и Э. Мак-Миллан (Е. МсМillan),сформулировавшие принцип автофазировки - наличия устойчивого (равновесного)значения фазы при любом стабильном режиме резонансного ускорения в кольцевыхускорителях.

На плоскости 8039-36.jpg (энергия, фаза) среди обширных областей неустойчивого движения выделяютсяограниченные сепаратрисами островки устойчивости, расположенные вокругравновесных значений 8039-37.jpgи 8039-38.jpg этих величин(индекс s указывает на равновесные - синхронные - значения энергии, импульса, <скорости и фазы). Энергия и импульс частиц при ускорении возрастают; поэтому 8039-39.jpgи ps являются ф-циями времени. Равновесная фаза 8039-40.jpgв зависимости от режима ускорения может либо изменяться, либо оставатьсянеизменной. Подобные области устойчивости образуются на плоскостях р,8039-41.jpg и r,8039-42.jpg

В линейных ускорителях об устойчивости фазового движения приходитсяспециально заботиться, т. к. одноврем. стабильность поперечного (бетатронного)и продольного (синхротронного) движения частиц возникает не при всех ускорит. <структурах.

В кольцевых ускорителях характер фазового движения существенно зависитот величины
8039-43.jpg

где 8039-44.jpg- лоренц-фактор частицы (8039-45.jpg- полная энергия частицы, включающая энергию покоя mс 2), а 8039-46.jpg- коэф. расширения орбит (П - периметр орбиты). В ускорителях с 8039-47.jpgустойчивость С. к. имеет место при любых энергиях. К числу таких ускорителейотносятся все ускорители со слабой фокусировкой (см. Фокусировка частицв ускорителе). В ускорителях с сильной фокусировкой коэф. расширенияорбит чаще всего оказывается равным небольшой положит. величине (при обычныхструктурах магн. системы 8039-48.jpg,где Q - число бетатронных колебаний на оборот). При увеличении энергии 8039-49.jpgобращается в нуль, а затем меняет знак. Энергия частиц, при к-рой 8039-50.jpgобращается в нуль, в отечеств. литературе наз. критической, в английской- переходной энергией (transition energy).
8039-51.jpg

Рис. 1. Синхротронное движение до критической энергии для 8039-52.jpg. Отклонения по импульсу 8039-53.jpgизображены в произвольном масштабе (С - сепаратриса).

Характер С. к. до и после критич. энергии поясняют рис. 1 и 2. На графикахчётко выделяются замкнутые фазовые траектории в области устойчивого движения.
8039-54.jpg

Рис. 2. Синхротронное движение после критической энергии,8039-55.jpg.

Синхронная фаза и синхронные значения энергии, импульса и скорости vs определяются темпом ускорения частиц и амплитудой ускоряющего напряжения. <Частицы сохраняют своё радиальное положение в кольцевых ускорителях, есливыполняется соотношение
8039-56.jpg

где В - магн. индукция поля, R - радиус кривизны траектории, е - заряд частицы. Темп возрастания B(t )при постоянном R задаёт необходимую скорость увеличения импульса, а следовательно, и энергии. <С др. стороны, прирост энергии за оборот равен 8039-57.jpg, где V - суммарное напряжение ускоряющих станций. Т. о. при заданном V определяется значение 8039-58.jpgи, следовательно, два стационарных значения фазы:

8039-59.jpg и 8039-60.jpg. Одно из них всегда оказывается устойчивым, другое - неустойчивым. В критич. <точке устойчивое и неустойчивое значения фазы меняются местами.

С. к. нелинейны. Их принято характеризовать энергетич. (или импульсной)шириной сепаратрисы и частотой малых С. к. w с:
8039-61.jpg

w0 - частота обращения частиц, q - кратностьчастоты ускорения - целое число, равное отношению ускоряющей частоты кчастоте обращения.

При критич. энергии частота С. к. обращается в нуль и движение частициспытывает ряд особенностей: они собираются в узкие сгустки и приобретаютбольшой разброс по энергии. В этой точке фаза ускоряющего напряжения должнабыть изменена с 8039-62.jpgна 8039-63.jpg Вдали откритич. точки амплитуда колебаний частиц во фазе уменьшается как 8039-64.jpg

Лит. см. при ст. Синхротрон электронный. Л. Л. Голъдин, Д. <В. Пестриков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "СИНХРОТРОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ" в других словарях:

  • синхротронные колебания — sinchrotroniniai virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. radial phase oscillations; radial synchrotron oscillations; synchrotron oscillations vok. Synchrotronschwingungen, f rus. радиально фазовые колебания, n; синхротронные… …   Fizikos terminų žodynas

  • вынужденные синхротронные колебания — priverstiniai sinchrotroniniai virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. forced radial phase oscillations vok. erzwungene Synchrotronschwingungen, f rus. вынужденные радиально фазовые колебания, n; вынужденные синхротронные колебания …   Fizikos terminų žodynas

  • свободные синхротронные колебания — laisvieji sinchrotroniniai virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free radial phase oscillations vok. freie Synchrotronschwingungen, f rus. свободные радиально фазовые колебания, n; свободные синхротронные колебания, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • вынужденные синхротронные колебания — priverstiniai sinchrotrono virpesiai statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. forced synchrotron oscillations vok. erzwungene Synchrotronschwingungen, f rus. вынужденные синхротронные колебания, n pranc. oscillations synchrotron… …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • свободные синхротронные колебания — laisvieji sinchrotrono virpesiai statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. free synchrotron oscillations vok. freie Sinchrotronschwingungen, f rus. свободные синхротронные колебания, n pranc. oscillations synchrotron libres, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • радиально-фазовые колебания — sinchrotroniniai virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. radial phase oscillations; radial synchrotron oscillations; synchrotron oscillations vok. Synchrotronschwingungen, f rus. радиально фазовые колебания, n; синхротронные… …   Fizikos terminų žodynas

  • вынужденные радиально-фазовые колебания — priverstiniai sinchrotroniniai virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. forced radial phase oscillations vok. erzwungene Synchrotronschwingungen, f rus. вынужденные радиально фазовые колебания, n; вынужденные синхротронные колебания …   Fizikos terminų žodynas

  • свободные радиально-фазовые колебания — laisvieji sinchrotroniniai virpesiai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. free radial phase oscillations vok. freie Synchrotronschwingungen, f rus. свободные радиально фазовые колебания, n; свободные синхротронные колебания, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Принцип автофазировки — Для ультрарелятивистских пучков равновесная фаза должна располагаться на спадающем склоне синусоиды ВЧ для выполнения автофазировки. Принцип автофазировки  закон, обеспечивающи …   Википедия

  • АВТОФАЗИРОВКА — (фазовая устойчивость), явление устойчивости движения заряж. ч ц относительно фазы ускоряющего их электрич. поля в резонансных ускорителях (открыто в 1944 45 независимо друг от друга В. И. Векслером и амер. физиком Э. Макмилланом); лежит в основе …   Физическая энциклопедия