Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Зарядталған бөлшектер сәулесін шоғырландыру тәсілі – классикалық электродинамикадағы құбылыс. Жеделдеткіш физикасындағы сәуле демпфингі – бұл бетатрондық және бойлық тербелістердің синхротрон сәулеленуінен энергия жоғалту арқасында өте төмендеуімен сипатталатын құбылыс. Оны жоғары жылдамдықты зарядталған бөлшектер сәулесінің сәуле шығаруын азайту үшін пайдалануға болады. Бөлшектер сәулесінің сәуле шығаруын азайтудың екі негізгі тәсілі – этолондықтарды (үндляторларды) және демпфинг сақиналарын (көбінесе этолондықтарды қамтитын) қолдану. Екеуі де бөлшектердің импульсін азайту үшін синхротрон сәулеленуін пайдалану және импульсті тек қажетті қозғалыс бағытында толықтыру принципіне негізделген.
Way of focusing a charged particle beam
the phenomenon in classical electrodynamics
Radiation damping in accelerator physics is a phenomenum where betatron oscillations and longitudinal oscilations of the particle are damped due to energy loss by synchrotron radiation. It can be used to reduce the beam emittance of a high velocity charged particle beam. The two main ways of using radiation damping to reduce the emittance of a particle beam are the use of undulators and damping rings (often containing undulators), both relying on the same principle of inducing synchrotron radiation to reduce the particles' momentum, then replacing the momentum only in the desired direction of motion.
Тыңдау шақтары
Бөлшектер жабық орбитада қозғалғанда, бүйірлік үдеу оларды синхротрондық сәуле шығаруға мәжбүр етеді, соның салдарынан олардың импульс векторларының мөлшері (эталды орбитаға қатысты) бағытын өзгертпей кішірейеді (әзірге кванттық эффектілерді ескермейміз). Ұзындық бағытта сәулеленуден импульс жоғалтуы, сәуле жолына орнатылған үдету бөлімдерімен (RF қуыстарымен) толықтырылады, осылайша үдеткіштің жобалық энергиясында тепе-теңдік орнатылады. Бұл көлденең бағытта болмайды, онда сәулелену жоғалтуларының квантталуы (кванттық эффектілер) ғана сәуленің эмиссиясын арттырады, сондықтан бөлшектер сәулесінің көлденең тепе-теңдік эмиссиясы үлкен сәулелену жоғалтуларында, кішкентай сәулелену жоғалтуларына қарағанда кіші болады. Жоғары орбиталық қисықтықтар (кішкентай қисықтық радиусы) синхротрондық сәуле шығаруды арттыратындықтан, тұрақтандыру сақиналары көбінесе кішкентай болады. Егер үлкен сақтау сақинасын толтыру үшін көптеген бөлшектер шоғырлары бар ұзын сәулелер қажет болса, тұрақтандыру сақинасын ұзын түзу бөлімдермен ұзартуға болады.
As particles are moving in a closed orbit, the lateral acceleration causes them to emit synchrotron radiation, thereby reducing the size of their momentum vectors (relative to the design orbit) without changing their orientation (ignoring quantum effects for the moment). In longitudinal direction, the loss of particle impulse due to radiation is replaced by accelerating sections (RF cavities) that are installed in the beam path so that an equilibrium is reached at the design energy of the accelerator. Since this is not happening in transverse direction, where the emittance of the beam is only increased by the quantization of radiation losses (quantum effects), the transverse equilibrium emittance of the particle beam will be smaller with large radiation losses, compared to small radiation losses. Because high orbit curvatures (low curvature radii) increase the emission of synchrotron radiation, damping rings are often small. If long beams with many particle bunches are needed to fill a larger storage ring, the damping ring may be extended with long straight sections.
Ұңғыма және қимыл-қозғалыс машиналары
Жылдамдеткіш сақинасындағы бұрылыстармен қамтамасыз етілетіннен артық демпферлеу қажет болғанда, синхротрон сәулеленуін күшейту үшін толқыныстырғыш немесе қисайғыш магниттерін қосу әдеттегідей. Бұл құрылғылар периодтық магниттік өрістерге ие, олар бөлшектердің көлденең тербелісіне себеп болады, бұл көптеген кішкентай, өткір бұрылыстарға балама. Олар демпферлеу сақиналарының принципімен жұмыс істейді және осы тербеліс зарядталған бөлшектердің синхротрон сәулеленуін шығаруына әкеледі. Толқыныстырғыштағы көптеген кішкентай бұрылыстардың артықшылығы – синхротрон сәулеленуінің конусы бір бағытта, алға қарай бағытталғандығында. Бұл үлкен бұрылыстан туындайтын кең жарық шоғына қарағанда қорғауға оңай.
When faster damping is required than can be provided by the turns inherent in a damping ring, it is common to add undulator or wiggler magnets to induce more synchrotron radiation. These are devices with periodic magnetic fields that cause the particles to oscillate transversely, equivalent to many small tight turns. These operate using the same principle as damping rings and this oscillation causes the charged particles to emit synchrotron radiation. The many small turns in an undulator have the advantage that the cone of synchrotron radiation is all in one direction, forward. This is easier to shield than the broad fan produced by a large turn.