21.4.2. Фазотрон (синхроциклотрон)
Способы преодоления релятивистских ограничений в циклотроне были предложены независимо Олифантом [122], Векслером [168] и Макмилланом [100]. Они показали, что ускорение частиц с высокой энергией может успешно продолжаться, если постепенно уменьшать частоту высокочастотного поля. Такой циклотрон с частотной модуляцией, или фазотрон, схематически показан на рис. 21.10, б; высокочастотная энергия подводится только к одному электроду, в то время как другой заземлен.
Рассмотрим частицу, начинающую движение из центра в момент, когда частота высокочастотного поля равна 
Если бы эта частота оставалась постоянной, то частица постепенно отставала бы по фазе до тех пор, пока при некотором радиусе она не начинала тормозиться и не возвращалась бы, наконец, в центр, как это показано пунктирной кривой на рис. 21.10, в. Если, однако, частота медленно уменьшается, то частица не будет отставать по фазе так быстро и достигнет большего радиуса перед торможением. Важным дополнительным моментом является то, что при торможении частицы опять быстро попадают в фазу и опять ускоряются. Этот процесс продолжается до тех пор, пока частицы не достигнут максимального радиуса имеющейся камеры; изменение их энергии со временем показано на рис. 21.10, в. Частицы движутся по орбитам, радиус которых колеблется около непрерывно раскручивающейся спирали; чем больше высокочастотное напряжение и чем медленнее изменяется частота, тем больше размах этих колебаний.
Таблица 21.5 Фазотроны для ускорения протонов
Этот принцип фазовой устойчивости был подтвержден Ричардсоном и др. [138] при модификации циклотрона с диаметром 94 см. С тех пор было построено [248] несколько больших фазотронов для
частота модуляции 200 гц. При энергии частиц 
магнит весит 
и потребляет мощность 
Поскольку индукция магнитного поля в области конечной орбиты при магнитах с железными полюсами не может превысить 
то диаметр магнита ускорителя на 
был бы равен по крайней мере 
а так как орбиты проходят во всей области внутри окружности этого диаметра, то размеры требуемого магнита по экономическим соображениям ограничивают выходную энергию.
