Большая Советская Энциклопедия (ФО)

Фокусировка

Фокусиро'вка частиц в ускорителях, обеспечивает устойчивость поперечного (перпендикулярного к орбите) движения заряженных частиц. В большинстве случаев Ф. частиц может быть исследована независимо от устойчивости в продольном (вдоль орбиты) направлении (фазировки). В зависимости от типа ускорителя частицы проходят путь от нескольких м до сотен тыс. км. Частицы отклоняются от равновесной орбиты; эти отклонения связаны с разбросом частиц по координатам и углам влета при впуске (инжекции) в ускоритель, а также с начальным разбросом по энергиям. В процессе ускорения эти отклонения могут возрастать из-за соударений с молекулами остаточного газа в камере ускорителя, из-за несовершенства магнитной и ускоряющей систем, а также из-за кулоновского отталкивания между частицами. Ф. должна быть достаточно сильной, чтобы совокупное действие всех перечисленных факторов не приводило к попаданию частиц на стенки камеры ускорителя. Сила Ф. определяет при прочих равных условиях максимальное число ускоряемых частиц.

Наиболее распространена магнитная Ф., которая обеспечивается определённой конфигурацией магнитного поля и зависит главным образом от показателя магнитного поля n (В ~ r ^-n , где В – магнитная индукция, r – радиус, отсчитываемый от центра кривизны орбиты). В осесимметричном магнитном поле (в циклотроне, бетатроне, в первых синхротронах и синхрофазотронах) осуществляется т. н. слабая, или однородная, Ф. при 0 < n < 1. Сильная, или знакопеременная, Ф. осуществляется в периодическом по азимуту магнитном поле, например при n = n ₀ sin (N j), где j – азимут, N – число периодов на орбите. Допустимые значения n ₀ > 1 зависят от N. На практике используют секторные фокусирующие (Ф; n > 0) и дефокусирующие (Д; n < 0) магниты с прямолинейными промежутками (О) без магнитного поля – типа ФОДО, ФДОДФО и др. В линейных ускорителях знакопеременная Ф. достигается с помощью магнитных квадрупольных линз. Применение сильной Ф. позволило существенно уменьшить поперечные размеры камеры ускорителей, т. е. снизить вес магнитов, а следовательно, и стоимость ускорителей.

Электрическая Ф. частиц используется только при небольших энергиях тяжёлых частиц в циклотроне и в линейных ускорителях. Принципы электрической Ф. не отличаются от принципов, применяемых в электронной оптике. См. Ускорители заряженных частиц .

М. С. Рабинович.