Longitudinale Bahndynamik

Zusammenfassung

Wir betrachten in diesem Kapitel die Bahndynamik im Zusammenhang mit der Hochfrequenzbeschleunigung (HF-Beschleunigung) geladener Teilchen. Eine wichtige Voraussetzung für die HF-Beschleunigung ist die Synchronisation der Teilchen mit dem beschleunigenden HF-Feld. Die HF-Beschleunigung kann nur funktionieren, wenn (i) die Teilchen longitudinal in Teilchenpaketen ¹ gebündelt sind, (ii) ein Auseinanderlaufen der Teilchenpakete verhindert wird und (iii) die Synchronisation der Teilchenpakete mit dem beschleunigenden HF-Feld erhalten bleibt. Wir unterscheiden grundsätzlich zwischen der HF-Beschleunigung mit Phasenfokussierung und der HF-Beschleunigung ohne Phasenfokussierung. Immer dann, wenn die Teilchen mit unterschiedlichem Impuls unterschiedliche Laufzeiten haben, tritt die Phasenfokussierung in Erscheinung. Linearbeschleuniger, Synchrozyklotron, Synchrotron und Mi-krotron sind z.B. HF-Beschleuniger mit Phasenfokussierung. Immer dann, wenn auch Teilchen mit unterschiedlichem Impuls gleiche Laufzeiten haben, entfällt die Notwendigkeit und die Möglichkeit der Phasenfokussierung. Das Isochronzyklotron ist z.B. ein HF-Beschleuniger ohne Phasenfokussierung. Wir konzentrieren uns im folgenden auf die longitudinale Bahndynamik bei HF-Beschleunigern mit Phasenfokussierung.