Транспортировка и преобразование пучков

Ток пучка. Важнейшим параметром каждого типа ускорителя является максимальное значение внутреннего тока или тока выведенного пучка. Во всех ускорителях уменьшение тока достигается достаточно просто, например регулировкой тока ионного источника.

Пространственное распределение частиц характеризуют плотностью тока ускоренных частиц, (А/см² ). Обычно хорошо экстраполируется гауссовой кривой.

Для формирования сечения пучка применяются фокусирующие и дефокусирующие устройства и развертки на поверхность. Стремление сфокусировать пучок на малую площадь приводит к появлению дополнительных угловых скоростей у частиц, составляющих пучок. В процессе ускорения частицы продольная составляющая её скорости возрастает, в то время как поперечная остается неизменной. Поэтому угол наклона частицы по отношению к основной траектории уменьшается, и пучки на выходе обладают небольшим угловым расхождением, не превышающим, как правило, 1 °.

Эмиттанс. Так как отдельные частицы пучка характеризуются расстоянием от оси и направлением скорости, каждой частице можно поставить в соответствие изображающую точку на фазовой плоскости, на которой координатными осями служат расстояние частиц от оси симметрии пучка z и угол наклона их траектории q к оси. Границы огибающей пучка на фазовой плоскости представляются эллипсом. Площадь эллипса на фазовой плоскости называется эмиттансом и измеряется в см*рад или мм*мрад. При движении пучка вдоль оси изменятся и z, и q, но площадь эллипса остается постоянной, т.е. эллипс преобразуется в эллипс эквивалентной площади. Эмиттанс является универсальной характеристикой, одновременно описывающей как поперечный размер пучка, так и его расходимость. Величина эмиттанса, являющаяся инвариантом, характеризует качество пучка. Чем меньше эмиттанс, тем легче транспортировать пучок от выхода ускорителя до мишени.

Примеры: ЛИУ на энергию 65 МэВ— 60 мм-мрад, линейный ускоритель протонов И-100 на энергию 100 МэВ дает пучок протонов с эмиттансом- 32 мм-мрад

Временная структура пучка. Частота следования сгустков в циклических ускорителях определяется периодом ВЧ-колебаний. Когда во времени изменяется и магнитное поле и ускоряющее электрическое поле, как в синхротроне, или же частота ускоряющего напряжения изменяется во времени, как в синхроциклотроне, ускоренный пучек носит на себе следы этой двойной модуляции. В медицинских приложениях можно не принимать во внимание временную структуру и считать интенсивность пучка постоянной во времени и равной её среднему значению.

Л5 05 10 12

Дата добавления: 2013-12-13