Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Мемристоры внедряются в электрические цепи
Исследователи HP Labs обнаружили интересное свойство новых элементов совершать логические операции
В полку всевозможных «исторов» ожидается пополнение. Мемристор - название нового элемента, применяемого в электрических цепях нового поколения. Мир познакомился с новым элементом на демонстрации в НР Labs. Компания НР совместно с Hynix Semiconductor Inc серьёзно занялись проблемой вывода мемристоров на рынок. Далее...

memristor

синхротронные колебания

СИНХРОТРОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ - колебания энергии и фазы (импульса и фазы, координаты и фазы) ускоряемых частиц при резонансном ускорении в 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 кольцевых ускорителях.

На плоскости8039-36.jpg (энергия, фаза) среди обширных областей неустойчивого движения выделяются ограниченные сепаратрисами островки устойчивости, расположенные вокруг равновесных значений8039-37.jpg и8039-38.jpg этих величин (индекс s указывает на равновесные - синхронные - значения энергии, импульса, скорости и фазы). Энергия и импульс частиц при ускорении возрастают; поэтому8039-39.jpg и ps являются ф-циями времени. Равновесная фаза8039-40.jpg в зависимости от режима ускорения может либо изменяться, либо оставаться неизменной. Подобные области устойчивости образуются на плоскостях р,8039-41.jpg и r,8039-42.jpg

В линейных ускорителях об устойчивости фазового движения приходится специально 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 зависит от величины
8039-43.jpg

где8039-44.jpg - лоренц-фактор частицы (8039-45.jpg - полная энергия частицы, включающая энергию покоя2), а8039-46.jpg - коэф. расширения орбит (П - периметр орбиты). В ускорителях с8039-47.jpg устойчивость С. к. имеет место при любых энергиях. К числу таких ускорителей относятся все ускорители со слабой фокусировкой (см. Фокусировка частиц в ускорителе). В ускорителях с сильной фокусировкой коэф. расширения орбит чаще всего оказывается равным небольшой положит. величине (при обычных структурах магн. системы8039-48.jpg, где Q - число бетатронных колебаний на оборот). При увеличении энергии8039-49.jpg обращается в нуль, а затем меняет знак. Энергия частиц, при к-рой8039-50.jpg обращается в нуль, в отечеств. литературе наз. критической, в английской - переходной энергией (transition energy).
8039-51.jpg

Рис. 1. Синхротронное движение до критической энергии для8039-52.jpg . Отклонения по импульсу8039-53.jpg изображены в произвольном масштабе (С - сепаратриса).

Характер С. к. до и после критич. энергии поясняют рис. 1 и 2. На графиках чётко 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, если выполняется 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 равен8039-57.jpg , где V - суммарное напряжение ускоряющих станций. Т. о. при заданном V определяется значение8039-58.jpg и, следовательно, два стационарных значения фазы:

8039-59.jpg и8039-60.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. wс:
8039-61.jpg

w0 - частота обращения частиц, q - кратность частоты ускорения - целое число, равное отношению ускоряющей частоты к частоте обращения.

При критич. энергии частота С. к. обращается в нуль и движение частиц испытывает ряд особенностей: они собираются в узкие сгустки и приобретают большой разброс по энергии. В этой точке фаза ускоряющего напряжения должна быть изменена с8039-62.jpg на8039-63.jpg Вдали от критич. точки амплитуда колебаний частиц во фазе уменьшается как8039-64.jpg

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

  Предметный указатель