加速器物理课件第6章等时性回旋.ppt

第六章

等时性回旋加速器螺旋扇与径向扇的比较相同点1，沿封闭轨道的平均B随径向增大而增大，以满足等时性要求2，B随方位角调变，从而产生托马斯聚焦力不同点1，B不仅沿方位角调变，而且也随r调变2，在不同半径上B的峰值不出现在同一方位角上。能量限制其基本因素是ThebenefitsofSSCsstemfromthemainfollowingreasons?:1)HighextractionefficienciescanbeobtainedwithseparatedmagnetsectorswhichleavespaceforhighpeakvoltageRFacceleratingcavities.Strongenergy-gainperturnwhichreducesthespace-chargeeffectsonthefirstturnsandthetotalnumberofturnstoreachthefinalenergy.Moreover,ifnecessary,anauxiliaryflat-toppingcavityoftheenergygaincouldbeaddedallowingtoprovidelowenergyspreadoftheextractedbeamevenforlargephasewidthsacceleration2)Largeazimuthalmagneticvariationsleadingtostrongverticalmagneticfocussingoverthefullrange*等时性回旋加速器：经典回旋加速器由于相移的限制，其能量是有限的。解决的办法是保持常数的比值。所带来的新问题是轴向聚焦问题。n0解决的办法是--磁场沿方位角方向的调变，等时性回旋加速器1。等时性条件：等时性要求因为必然由于径向聚焦要求轴向聚焦要求径向聚焦，轴向散焦为了解决这一轴向散焦问题，L.H.Thmas托马斯采用一种磁场沿方位角调变的磁场，来实现轴向聚焦。磁场沿方位角的平均值，沿径向逐渐增加，以满足等时性的要求,即托马斯加速器这种加速器的ω0不变。封闭轨道的平均磁感应强度一般在能量不大的加速器中分三种类型即：径向扇 螺旋扇 分离扇2，径向扇：其磁场的分布形式是：f是调变深度；N是调变周期；（大于3的整数）轨道形状运动可以分解为封闭轨道的园运动和一个绕封闭轨道的震荡。根据罗仑兹力：我们有：----------------------------------------------------------轴向聚焦问题n0散焦力第二项力FZ2是聚焦力，托马斯力至于径向运动，同以前一样，无区别现在n’0聚焦力更强3，加速粒子能量的限制等时性加速器中横向运动的稳定条件能量的主要限制是f因为谷、峰值调变度受磁饱和限制f(0.25--0.5)4,螺旋扇型回旋加速器是径向扇的改进型，提供一个新的聚焦力，使得磁场沿方位向调变度f较小时也能给出强的聚焦力。其场的形式为：多了一个因子它取决于：γ是矢径同极边切线的夹角称螺旋角在径向扇中中心平面以下中心平面以上轨道形状及聚焦1，同vθ作用，向心力做园运动封闭轨道呈多角型在不同半径上这个角不出现在同一个方位角上，由于圈间的δ（r)变化不大。积分给出轨道半径为2，由等时性场所产生的径向磁场分量Br与粒子速度Vθ作用产生一个轴向散焦力FZ1为散焦力3，磁场沿方位方向调变所形成的θ分量Bθ与粒子速度的径向分量Vr作用产生一个轴向聚焦力FZ2为轴向聚焦力以上三个力与径向扇相同4，垫铁边缘弯曲所形成的附加径向矢量与粒子速度Vθ作用产生一个力导引磁场向里粒子前进方向中心平面以上中心平面以下F点场从弱到强方向向外D点场从强到弱方向向内F点场从弱到强方向向内D点场从强到弱方向向外中心平面以上中心平面以下FDDF散焦区其符号依赖于散聚Z方向运动:轴向运动轴向散轴向聚交变梯度聚焦kerst力从路程上讲