Циклотрон

Магнитное поле напряженностью Я искривляет путь частицы и заставляет двигаться ее по ларморовскому радиусу т с так называемой циклотронной или ларморовской угловой частотой [c.84]

Ускорение частиц в циклотроне с постоянным периодом возможно лишь до значений скоростей, значительно меньших скорости света. С приближением скорости частицы, к скорости света в вакууме, равной с=300 ООО км/с, масса частицы возрастает, вследствие чего увеличивается период ее обращения в магнитном поле. Равенство периода обращения частицы и периода изменения электрического поля нарушается, ускорение прекращается. [c.182]

Цепная реакция деления ядер 329 Циклотрон 181 [c.365]

Можно вывести уравнение для циклотронной частоты также элементарным способом. Направленная внутрь траектории частицы магнитная сила qBv j создает центростремительное (направленное внутрь) ускорение, необходимое для кругового движения этой частицы. Величина центростремительного ускорения равна oi/л или ШцГ, потому что (ОцГ = ui. Следовательно, [c.125]

Пример. Гироскопический радиус. Каков радиус траектории электрона, движущегося в циклотроне со скоростью 10 см/с в плоскости, перпендикулярной к вектору магнитной индукции В, величина которого равна 10 Гс [c.128]

Принцип ускорения заряженных частиц в циклотроне [c.129]

Циклотронная частота протонов в магнитном поле с индукцией 10 Гс равна [c.130]

Рис. 4.15. Условия резонанса, в первом циклотроне (диаметр 279 мм). По оси ординат отложена длина волны в вакууме высокочастотного напряжения, подаваемого на ускоряющие электроды. Кривые построены по теоретическим соотношениям для ионов и HJ

На практике для обычного циклотрона эту скорость можно счи тать нерелятивистской (рис, 4.14, 4.15). [c.130]

Ускорена заряженных частиц в циклотроне. Предположим, что в циклотроне В = zB и Е, = Е os Шц<, , = —Е sin < ц<, = О, причем значение Е постоянно (в реальном циклотроне электрическое поле не является пространственно-однородным). Очевидно, что при этих условиях вектор напряженности электрического поля описывает круг, вращаясь с циклотронной частотой (О,. Покажите, что движение заряженной частицы определяется следующими уравнениями [c.133]

Из истории физики. Изобретение циклотрона [c.143]

По своему принципу действия большинство современных ускорителей частиц высоких энергий происходит от первого циклотрона для протонов на [c.143]

Рис. 4ЛЗ. Один из первых циклотронов.

Первоначально использовавшийся магнит диаметром 279 мм почти сразу оказался слишком маленьким для применения в ускорителях он был реконструирован и до настоящего времени применяется в Беркли для различных исследовательских целей. С этим магнитом, в частности, были проведены первые успешные опыты по циклотронному резонансу носителей заряда в кристаллах. [c.144]

Период обращения ионов в масс-спектрометре ). Принцип действия масс-спектрометра основан на том, что циклотронная частота спирального движения в однородном магнитном поле не зависит от начальной скорости иона. На практике специальное устройство создает короткий импульс ионов и с помощью электронного приспособления измеряется время, в течение которого ионы этого импульса совершают один или большее число оборотов. [c.177]

Обозначим через р радиус окружности и через (Ос циклотронную частоту движения частицы. Подставляя в (24) центростремительное ускорение со р вместо dv/di и вместо V, получаем (рис. 13.5) [c.402]

Мы видим, что для быстрых частиц циклотронная частота движения меньше, чем для медленных. Таким образом, циклотрон может использоваться для ускорения частиц до релятивистских энергий только при том условии, что частота высокочастотного ускоряющего поля (или напряженность магнитного поля) модулируется так, чтобы обеспечивался синхронизм с применением частоты (26) при постепенном росте энергии частиц. Для нерелятивистских частиц зависимостью частоты от скорости можно пренебречь (рис. 13.6). [c.402]

Значения сос, предсказываемые уравнением (26), находят полное экспериментальное подтверждение в работе ускорителей на высокие энергии. Это соотношение было подтверждено для электронов, ускорявшихся в циклотроне при 1/(1 — (3 ) [c.402]

Вычислите радиус круговой траектории и циклотронную частоту протона, имеющего полную релятивистскую энергию в 10 ГэВ, в магнитном поле с индукцией в 10 000 Гс. Ответ. Шс = 9-10 с- . [c.408]

В одной из стадий своего развития 184-дюймовый циклотрон ь Беркли работал на постоянном магнитном поле напряженностью около 15 000 Гс. [c.409]

Один ИЗ наиболее эффективных методов ускорения заряженных частиц до весьма высоких энергий основан на повторном наложении переменного электрического поля, как это осуществляется, например, в циклотроне. Если при этом требуется весьма большое число повторных актов ускорения, то может возникнуть затруднение с обеспечением синхронности между движением [c.411]

Циклотрон служит для ускорения тяжелых частиц. Управляющее магнитное поле в циклотроне постоянно во времени, постоянна и частота ускоряющего высокочастотного поля. [c.63]

Рис. 18. Схема устройства и действия циклотрона.

Рассмотрим принцип действия некоторых ускорителей. Циклотрон был сконструирован Э. Лоуренсом с сотрудниками в 1931 г. и явился первым циклическим ускорителем. В однородное [c.64]

Аксиальная фокусировка в бетатроне, так же как и в циклотроне, автоматически обеспечивается тем, что магнитное поле на периферии слабее, чем в центре. Вследствие этого линии индукции магнитного поля выгибаются от центра наружу, и иоле приобретает бочкообразный вид. В таком поле, из-за наличия радиальной [c.69]

Ускорители различаются видом ускоренных частиц (электроны, протоны, а-частицы, дейтроны, тяжелые ядра) способом ускорения (разрядные и рентгеновские трубки, электростатические генераторы, линейные ускорители, бетатроны, циклотроны, синхроциклотроны, синхрофазотроны и др.) максимальной энергией ускоренных частиц (от нескольких десятков килоэлектронвольт до нескольких сотен гигаэлектронвольт) числом ускоряемых в единицу времени частиц (от 10 —10 в 1 сек до нескольких миллиампер) назначением и способом использования ускоренного числа частиц (сброс ускоренных частиц на внутреннюю мишень, внешнюю мишень, мезонные фабрики , для медицинских и промышленных целей, физических исследований и т. д.). [c.230]

Последнее выражение показывает, что период обращония частицы в однородном магнитном поле при постоянной массе не зависит от скорости v и радиуса г траектории ее движения. Этот факт используется, например, в ускорителе заряженных частиц — циклотроне. [c.181]

Циклотрон. В этом ускорителе заряженные частицы — протоны, ядра атомов гелия — разгоняются переменным электрическим полем постоянной частоты в вакууме в зазоре между двумя металлическими электродами — дуантами. Дуанты находятся между полюсами постоянного электромагнита (рис. 188, а). Под действием магнитного поля внутри дуантов заряженные частицы движутся по окружности. К моменту времени, когда они совершают половину оборота и подходят к зазору между дуантами, направление вектора напряженности электрического поля между дуантами изменяется на противоположное и част1щы [c.181]

Радиус р иногда называется гироскопическим радиусом или циклотронным радиусом. Траектория этой частицы пргдставляет собой спираль, ось которой направлена параллельно магнитной индукции В составляющая скорости частицы, параллельная В, остается постоянной (рис. 4.8—4.10). [c.127]

Рас. 4.14. Вид в разрезе обычного циклотрона низких энергий, состоящего из источника йоиов 5, полых ускоряющих электродов в форме D-образных колец (Di, D ) и отклоняющего устройства. Весь прибор находится в однородном вертикальном магнитном поле, вектор индукции которого В напрзвлен вниз. Плоскость траектории частицы горизонтальна н находится посередине между Ообразнымн кольцами. Ускоряющее высокочастот ное электрическое поле приложено в промежутке между D-образными кольцами. [c.130]

МэВ, построенного Лоуренсом и Ливингстоном в Беркли. Идея циклотрона принадлежит Лоуренсу ее основные положения были впервые опубликованы Лоуренсом и Эдлефсеном в форме беседы, кратко изложенной в журнале S ien e (1930, v. 72, p. 376—377). Первые экспериментальные результаты [c.143]

Рис. 13.6. Циклотпонная часлота о) заряда с массой покоя М, движущегося по круговой траектории в плоскости, перпендикулярной к магнитному полю В, как функция отношения скоростей vj . Нерелятивистская циклотронная частота 0) характеризуется горизонтальной прямой.

При высоких энергиях циклотронная частота зависит от скорсстн ускоряемой частицы. Для поддержания синхронности периодического движения частицы и ускоряющего переменного электрического поля перед конструктором ставится требование, чтобы налагаемая высокая частота или индукция магнитного поля (или то и другое одновременно) изменялись, следуя за процессом ускорения. Показать, что частота генератора (в должна быть пропорциональна отношению В/ , где В — индукция магнитного поля и — полная энергия частицы. (Следует воспользоваться формулой (26).) [c.409]

Предлагаемое устройство основано на фазовой устойчивости некоторых орбит в циклотроне. Рассмотрим, например, частицу, энергия которой такова, что ее угловая скорость как раз соответствует круговой частоте электрического поля. Назовем эту энергию равновесной. Пусть, далее, частица пересекает ускоряющий зазор как раз в тот момент, когда электрическое поле проходит через нуль, изменяясь в таком направлении, что более ранний подход частицы вызвал бы ее ускорение. Такая орбита является безусловно стационарной. Чтобы это показать предположим, что сдвиг по фазе таков, что частица подходит к зазору слишком рано. Тогда она получает ускорение рост энергии вызывает уменьшение угловой скорости, что задерживает подход к зазору Аналогичное рассуждение доказывает, что и отклонение энергии от равновесного значения вызывает самокоррекцию. [c.411]

Синхротрон открывает возможность достижения энергий в гигаэлектрон-вольтовом диапазоне как для электронов, так и для тяжелых частиц в первом случае эта цель будет достигаться при меньших затратах на материалы и энергию, чем в бетатроне во втором случае устраняется релятивистское ограничение, существующее для циклотрона. [c.413]

В эти годы перед физикой встала проблема об источниках частиц больших энергий, которые необходимы для дальнейшего изучения тайн атомного ядра. Многие физики обращаются к вопросу об искусственном ускорении заряженных частиц. В 1929—1931 гг. разрабатывается и был построен электростатический ускоритель Ван-де-Граафа. В 1930—1932 гг. Э. Лоуренс разрабатывает и строит первый циклотрон. [c.11]

Описанный механизм ускорения заряженной частицы в циклотроне возможен только в том случае, если движение частицы со-верщается синхронно (в резонансе) с изменением электрического напряжения, приложенного к дуантам [c.64]

Магнитное поле в центральной части циклотрона практически однородно и поэтому не обеспечивает вертикальную фокусировку. В этой области фокусировка осуществляется электрическим полем, возникающим в щели между дуантами. [c.65]

В циклотронах удается ускорить протоны до энергий 10—22 Мэй. Дальнейшее увеличение энергии невозможно, так как становится сун1ествениым релятивистское возрастание массы частицы m = == Я1о/Ч 1 — v l , и условие синхронности (11.66) нарушается. По этой же причине циклотрон не применяется для ускорения электронов. [c.66]

Физика. Справочные материалы (1991) -- [ c.181 ]

Основы ядерной физики (1969) -- [ c.64 ]

Машиностроение энциклопедия ТомIII-7 Измерения контроль испытания и диагностика РазделIII Технология производства машин (2001) -- [ c.252 ]

Технический справочник железнодорожника Том 1 (1951) -- [ c.322 ]

Колебания и волны Введение в акустику, радиофизику и оптику Изд.2 (1959) -- [ c.104 ]

Справочное руководство по физике (0) -- [ c.262 , c.503 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...