ФОКУСИРО́ВКА ЧАСТИ́Ц

ФОКУСИРО́ВКА ЧАСТИ́Ц в ус­ко­ри­те­ле, обес­пе­че­ние ус­той­чи­во­сти по­пе­реч­но­го (пер­пен­ди­ку­ляр­но­го к тра­ек­то­рии) дви­же­ния ус­ко­ряе­мых за­ря­жен­ных час­тиц, т. е. удер­жа­ние за­дан­ных по­пе­реч­ных раз­ме­ров пуч­ка при транс­пор­ти­ров­ке час­тиц на боль­шие рас­стоя­ния или при дли­тель­ной цир­ку­ля­ции в ка­ме­ре цик­лич. ус­ко­ри­те­ля. В ВЧ ре­зо­нанс­ных ус­ко­ри­те­лях, кро­ме Ф. ч., тре­бу­ет­ся так­же фа­зи­ров­ка час­тиц – обес­пе­че­ние ус­той­чи­во­сти на­бо­ра энер­гии час­ти­ца­ми, энер­гия и фа­за ко­то­рых не­сколь­ко от­кло­ня­ют­ся от рас­чёт­но­го зна­че­ния. Это дос­ти­га­ет­ся за счёт ме­ха­низ­ма ав­то­фа­зи­ров­ки.

В за­ви­си­мо­сти от рас­пре­де­ле­ния фо­ку­си­рую­ще­го по­ля вдоль тра­ек­то­рии пуч­ка Ф. ч. под­раз­де­ля­ет­ся на од­но­род­ную (сла­бую, или мяг­кую), при ко­то­рой на час­ти­цы дей­ст­ву­ют си­лы, на­прав­ляю­щие их к ор­би­те, и зна­ко­пе­ре­мен­ную (силь­ную, или жё­ст­кую), при ко­то­рой че­ре­ду­ют­ся фо­ку­си­рую­щие и де­фо­ку­си­рую­щие уча­ст­ки. В совр. ус­ко­рит. ус­та­нов­ках воз­мож­но при­ме­не­ние разл. ме­то­дов Ф. ч., осу­ще­ст­в­ляе­мых со­во­куп­но­стью фо­ку­си­рую­щих уст­ройств, объ­е­ди­нён­ных в фо­ку­си­рую­щую сис­те­му.

В ли­ней­ных ус­ко­ри­те­лях пря­мо­го дей­ст­вия ис­поль­зу­ет­ся, как пра­ви­ло, од­но­род­ная фо­ку­си­ров­ка, в ли­ней­ных ВЧ-ус­ко­ри­те­лях – как од­но­род­ная Ф. ч. (про­доль­ным маг­нит­ным по­лем), так и зна­ко­пе­ре­мен­ная Ф. ч., осу­ще­ст­в­ляе­мая спец. уст­рой­ст­ва­ми (напр., квад­ру­поль­ны­ми лин­за­ми) или са­мим ус­ко­ряю­щим ВЧ-по­лем. По­след­няя под­раз­де­ля­ет­ся на фа­зо­пе­ре­мен­ную, в ко­то­рой зна­ко­пе­ре­мен­ны­ми яв­ля­ют­ся и фо­ку­си­ров­ка, и фа­зи­ров­ка час­тиц, и ВЧ квад­ру­поль­ную (про­стран­ст­вен­но-пе­рио­ди­че­скую или про­стран­ст­вен­но-од­но­род­ную).

В бе­та­тро­нах и цик­ло­тро­нах ис­поль­зу­ет­ся од­но­род­ная Ф. ч., при ко­то­рой ак­си­аль­но-сим­мет­рич­ное маг­нит­ное по­ле, осу­ще­ст­в­ляю­щее по­во­рот час­тиц, умень­ша­ет­ся по оп­ре­де­лён­но­му за­ко­ну от цен­тра маг­ни­та к его пе­ри­фе­рии. В изо­хрон­ном цик­ло­тро­не при­ме­ня­ет­ся зна­ко­пе­ре­мен­ная Ф. ч., в фа­зо­тро­не и син­хро­тро­не – лю­бой из двух ти­пов Ф. ч. При ис­поль­зо­ва­нии зна­ко­пе­ре­мен­ной Ф. ч. в син­хро­тро­нах фо­ку­си­рую­щая сис­те­ма ус­ко­ри­те­ля со­сто­ит из отд. эле­мен­тов, фор­ми­рую­щих тра­ек­то­рию пуч­ка. В фо­ку­си­рую­щей сис­те­ме с со­вме­щён­ны­ми функ­ция­ми один и тот же эле­мент вы­пол­ня­ет функ­ции по­во­ро­та час­тиц и фо­ку­си­ров­ки, в сис­те­мах с раз­де­лён­ны­ми функ­ция­ми для по­во­ро­та час­тиц ис­поль­зу­ют­ся ди­поль­ные (двух­по­люс­ные) эле­мен­ты, для Ф. ч. – квад­ру­поль­ные (че­ты­рёх­по­люс­ные).

В совр. фо­ку­си­рую­щих сис­те­мах ус­ко­ри­те­лей и на­ко­пи­те­лей вы­со­кой энер­гии ча­ще все­го при­ме­ня­ет­ся зна­ко­пе­ре­мен­ная Ф. ч. маг­нит­ным по­лем в сис­те­мах с раз­де­лён­ны­ми функ­ция­ми. Маг­нит­ные по­ля мо­гут соз­да­вать­ся элек­тро­маг­ни­та­ми (в т. ч. со сверх­про­во­дя­щи­ми об­мот­ка­ми), а так­же по­сто­ян­ны­ми маг­ни­та­ми на ос­но­ве маг­ни­тот­вёр­дых ма­те­риа­лов. Зна­ко­пе­ре­мен­ная Ф. ч. тре­бу­ет вы­со­кой точ­но­сти из­го­тов­ле­ния и мон­та­жа маг­ни­тов: при дли­не фо­ку­си­рую­щей сис­те­мы > 1 км точ­ность мон­та­жа из­ме­ря­ет­ся де­ся­ты­ми и со­ты­ми до­ля­ми мил­ли­мет­ра. Это обу­слов­ле­но боль­шой чув­ст­ви­тель­но­стью по­ве­де­ния час­тиц к разл. слу­чай­ным по­греш­но­стям маг­нит­но­го по­ля, свя­зан­ным с ре­зо­нанс­ной рас­кач­кой пуч­ка под дей­ст­ви­ем его собств. по­ля. Это свой­ст­во на­кла­ды­ва­ет ог­ра­ни­че­ние и на ин­тен­сив­ность пуч­ка. Для по­вы­ше­ния ин­тен­сив­но­сти пуч­ков син­хро­тро­нов ве­дут­ся раз­ра­бот­ки ус­ко­ри­те­лей с т. н. ин­тег­ри­руе­мой оп­ти­кой, при ис­поль­зо­ва­нии ко­то­рой Ф. ч. осу­ще­ст­в­ля­ет­ся не­ли­ней­ны­ми по­ля­ми спец. гео­мет­рии.