Синхротрон

За прошедшее время ускорительная техника достигла больших успехов. В 1957 г. в Советском Союзе пущен первый в мире синхрофазотрон на энергию ускоренных частиц (протонов) 10 ° эв (10 Гэв) , а в 1967 г. введен в действие синхротрон Института физики высоких энергий (г. Серпухов) на энергию ускоренных протонов 70 Гэв. Ведется проектирование и разработка кибернетического ускорителя протонов на энергию 1000 Гэв (10 2 дду Современные ускорители трудно назвать физическими установками — это дорогостоящие промышленные комплексы со сложным и многообразным оборудованием. [c.229]

Из истории физики. Синхротрон [c.410]

СИНХРОТРОН - ПРЕДЛАГАЕМЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИИ [c.411]

Рис. 13.8. Первый электронный синхротрон.

Синхротрон предназначен для ускорения электронов. Управляющее магнитное поле переменное (нарастающее) во времени, но частота ускоряющего высокочастотного поля постоянна. [c.63]

Попытка сочетать достоинства синхротрона и фазотрона привела к созданию синхрофазотрона. [c.71]

Другой путь состоит в том, что по мере увеличения энергии сгустка частиц увеличивают напряженность магнитного поля Я, в котором движутся частицы, таким образом, чтобы период обращения т, определяемый выражением (8.24), оставался постоянным. Тогда к ускоряющим промежуткам нужно, так же как и в циклотроне, подводить переменное напряжение того же постоянного периода т. Такие ускорители называют синхротронами. В этих системах с переменной частотой ускоряющего напряжения или переменной напряженностью магнитного поля синхронизм, т. е. равенство [c.219]

Для ускорения же электронов наиболее целесообразным является принцип синхротрона. В отличие от синхроциклотрона в синхротроне напряженность магнитного поля изменяется со временем, а частота ускоряющего электрического поля остается постоянной. Если наименьшая энергия, которой обладают электроны, вводимые в камеру синхротрона, уже заметно превышает его энергию покоя (что может быть достигнуто путем применения предварительного ускорителя на небольшую энергию), то для всего процесса ускорения электронов справедливы соотношения (8.25), (8.26). Следовательно, при постоянном периоде обращения Т изменяется пропорционально Н. Но при таком условии и / остается постоянным, т. е. электроны в течение всего процесса ускорения обращаются по орбите практически постоянного радиуса. [c.220]

При орбитах почти постоянного радиуса вакуумная камера уже не должна иметь форму цилиндра она представляет собой полое кольцо, внутри которого располагаются все орбиты, используемые в ускорителе. Такая кольцеобразная вакуумная камера синхротрона на 30 Мэе Физического института им. П. Н. Лебедева изображена на рис. 111. Камера —стеклянная, посеребренная изнутри, лежит на нижнем полюсе электромагнита (верхний полюс удален). Слева на камеру надет ускоряющий электрод (под ним в серебряном покрытии сделан разрез). [c.220]

Однако применение принципа синхротрона, позволяющего осуществлять ускорение электронов на орбитах постоянного радиуса, не дает этой возможности при ускорении протонов и более тяжелых частиц. Причина этого состоит в том, что для протонов, энергия покоя которых почти в две тысячи раз больше энергии покоя электронов, время обращения по орбитам постоянного радиуса становится практически постоянным при гораздо больших энергиях, чем для электронов, так как выражения (8.23) и (8.24) переходят в (8.25) и (8.26) для электронов при энергиях в несколько Мэе, а для протонов — при энергиях в несколько Гэв. Поэтому при ускорении протонов от начальных энергий, гораздо меньших, чем энергия покоя, увеличение напряженности магнитного поля, обеспечивающее постоянство радиуса орбиты, не обеспечивает постоянства периода обращения по этой орбите, так как связь между Т к Н, обеспечивающая постоянство R в (8.23) и обеспечивающая постоянство Н в (8.24), различна. [c.222]

Для того чтобы сделать циклотронный принцип ускорения пригодным для частиц релятивистских энергий, необходимо менять либо режим ускорения, либо распределение магнитных полей. Это было осуществлено разными способами в фазотронах, синхротронах, синхрофазотронах, изохронных циклотронах. [c.473]

Поэтому можно так подобрать режим изменения магнитного поля во времени, чтобы и радиус орбиты, и частота ускоряющего поля были постоянны. Электронный ускоритель такого типа называется синхротроном. Очевидным преимуществом синхротрона является сравнительно малый вес магнита, обусловленный тем, что магнитное поле надо создавать только вдоль ускоряющего кольца (но не в середине). [c.475]

Примерно от энергии 100 МэВ электроны на кольцевой орбите начинают заметно терять энергию на электромагнитное излучение, обусловленное центростремительным ускорением. Это излучение не мешает работе синхротрона (в отличие от бетатрона, см. ниже) в довольно широком диапазоне энергий. Но именно это излучение ставит предел высшей энергии, достижимой в синхротронах. [c.475]

Электронные синхротроны создают на энергии от 100 МэВ до 12 ГэВ. При меньших энергиях более экономичны описываемые ниже бетатроны и микротроны, а при больших — линейные резонансные ускорители. В синхротронах высоких энергий число частиц в импульсе имеет порядок 10 , а число импульсов в секунду составляет несколько десятков, так что средний ток имеет порядок 0,1 мкА. [c.475]

Бетатроны обычно применяются для ускорения электронов до энергий от нескольких до 50 МэВ. Одно время делались бетатроны и на более высокие энергии, вплоть до 240 МэВ. Однако при таких энергиях бетатронный метод ускорения невыгоден из-за большого (по сравнению с синхротронами) веса магнита, а также из-за того, что при энергиях от 100 МэБ и выше режим ускорения в бетатронах все сильнее и сильнее нарушается электромагнитным излучением электронов. [c.478]

Очевидно, что одной из главных трудностей на пути создания ускорителей на встречных пучках является проблема обеспечения достаточной светимости, так как плотность частиц в пучке на много порядков ниже, чем в мишени. Для эффективного повышения светимости применяются накопительные кольца. Накопительное кольцо — это синхротрон, в котором поток частиц не ускоряется, а сравнительно долго (до нескольких часов) обращается с постоянной энергией. [c.480]

В 1949 г. в Институте ядерных проблем АН СССР в подмосковном городе Дубне вошел в строй действующих установок основанный на этом принципе усовершенствованный тип ускорителя — синхроциклотрон на 680 Мэе. Затем, в 1957 г., в Объединенном институте ядерных исследований (международной исследовательской организации социалистических стран, учрежденной на базе Института ядерных проблем) был введен в эксплуатацию самый мощный для того времени ускоритель — синхрофазотрон на 10 млрд, электрон-вольт Где) с замкнутой электромагнитной системой средним диаметром около 60 м (рис. 42). Еще через четыре года в Московском институте экспериментальной и теоретической физики закончилось строительство протонного синхротрона мощностью 7 Гэе, работающего на принципе жесткой или сильной фокусировки ( обжатия пучка ускоряемых частиц), обусловившем значительное уменьшение габаритов и веса электромагнитов (вес электромагнита в синхрофазотроне на 10 Гэв составляет 36 тыс. т, тогда как вес электромагнита синхротрона на 7 Гэв равен 3,7 тыс. т). [c.155]

В 1964 г. в Харьковском физико-техническом институте была закончена постройка крупнейшего электронного линейного ускорителя на 2 Гэв (рис. 43), а в 1966 г. в Ереванском физическом институте завершено сооружение еще более мощного циклического ускорителя электронов, на б Гэв. Наконец, в 1967 г. в Серпухове (под Москвой) закончено строительство и осуществлен первый пуск крупнейшего в мире протонного синхротрона на 70 Гэв с жесткой фокусировкой и с замкнутой системой электромагнитов общей длиной 1483 м. [c.155]

Принцип работы синхротрона используется во всех ускорителях на высокие энергии, начиная от 1 ГэВ, за исключением линейных ускорителей электронов, подобных имеющемуся в Станфорде. Синхротрон представляет собой устройстве предназначенное для ускорения частиц до высоких энергий [c.410]

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]

Рис. 15.5. Аэрофотоснимок ядерных лабораторий ЦЕРНа в Женеве, Слева расположев утопленный в грунте протонный синхротрон со знакопеременным градиентом магнитного поля на 28 [ эВ диг.метром 200 м, ускоряющий протоны до 0,9994 скорости света. Эта установка построена совместными усилиями четырнадцати европейских стран, состоящих членами ЦЕРНа.

Начиная с 1946 г. и в последующие годы в Советском Союзе, США, Англии создаются ускорители заряженных частиц разного типа (бетатрон, синхротрон, фазотрон, синхрофазотрон, современ-iHje линейные ускорители). В 1947 г. С. Пауэлл с сотрудниками, открыли я-мезоны. В том же году другая группа физиков открывает первые гипероны (Л°-частицы) и /С-мезоны. В 1948 г. быда открыто наличие тяжелых атомных ядер в первичной составляющей космического излучения. В рассматриваемый период предпринимаются попытки создания более современных наглядных представлений о расположении протонов и нейтронов в ядре модель ядерных оболочек (1949), обобщенная, или коллективная модель ядра (1950—1952). В 1953 г. открыто существование гипер-ядер. [c.13]

Синхротрон, фазотрон. В 1944 г. советский физик В. И. Векслер и несколько позднее американский физик Е. Мак-Миллан открыли важное физическое явление, получившее название механизм автофазировки . На использовании автофазировки основано устройство синхротрона, фазотрона, синхрофазотрона и современных линейных ускорителей релятивистских заряженных частиц. Принцип циклотронного ускорения может быть использован и для получения релятивистских частиц, так как и в циклотроне возможны стабильные орбиты. Перепишем соотношение (П.66) в следуюн ,ем виде [c.70]

Синхротрон — кольцевой (циклический) резонансный ускоритель электронов с фиксированной орбитой их обращения и постоянной частотой ускоряющего электрического поля, но с адиабатически нарастающим управляющим магнитным полем. Синхротрон сов-ме цает в себе действия бетатрона и принцип действия циклотрона. [c.70]

Синтез ядра 324—325 Синхротрон 70 Синхрофазотрон 71 Система центра инерции 266—267 Слабого поля случай 120 Слабое взаимодействие 361 Смещенные мультиплеты 364 Совпадений метод 343 Соотношение неопределенностей 75 Сопряжение зарядовое 351 Составное ядро 274 Спин нуклонов 107—ПО Спин-орбитальное взаимодействие 136, 186—188 Спнральпость 248 Спонтанное деление 100, 292, 298 Средняя длина пробега 24 [c.395]

В левой ч стн этого уравнения, вooбu 1оворя, переменными являются не только О), но также R и у, так как скорость и радиус орбиты постепепно возрастают (при этом (I), V и связаны соотношением и = (oR). Только в тех случаях, когда ускорение частиц происходит по орбитам постоянного радиуса (например, при ускорении электронов в синхротронах), / в уравнении (10.23) есть величина постоянная. Однако, поскольку во всех циклических ускорителях радиус орбит если и не остается постоянным, то увеличивается очень медленно (за весь процесс ускорения частицы делают ие менее 10 оборотов и, следовательно, изменение радиуса за один оборот не превышает долей процента), можно для каждого отдельного оборота частицы считать R в урапнении (10.23) постоянным тогда из этого уравнения можно найти среднее угловое ускорение частицы, считая его так же равномерно распределенным по орбите, как и момент силы. [c.311]

В качестве мощного источника рентгеновского из-лученпя в последнее время используют синхротронное, или магнитотормозное, излучение, возникающее при движении релятивистских заряженных частиц в однородном магнитном поле. Спектр синхротронного излучения практически непрерывно заполняет диапазон от инфракрасного до высокоэнергетического рентгеновского излучения. Направление излучения совпадает с мгновенной скоростью заряженной частицы и сосредоточено в конусе с углом раствора Q E/(m ), где — энергия заряженной частицы, гп — ее масса, с — скорость света. [c.959]

Рентгеновское излучение. Рентгеновское излучение возникает при бомбардировке анода быстрыми электронами (рис. 25), ускоренными большой разностью потенциалов. Раскаленная металлическая нить Н испускает электроны (электроны термоэмиссии), которые, пройдя через сетку-катод С, попадают в ускоряющее электрическое поле между катодом С и анодом А. Из анода в результате удара в него электронов испускается рентгеновское излучение. Все это происходит в объеме с высоким вакуумом, показанном штриховой линией. В обычных условиях используются разности потенциалов порядка 100 кэВ. Однако имеются установки с использованием электронов с энергией в миллион электрон-вольт. Оно генерируется также в виде тормозного излучения в бетатронах и синхротронах (синхро-тронное излучение). Рентгеновское излучение является электромагнитным, длина волн которого заключена примерно между 10 и 0,001 нм. Однако такой взгляд на природу рентгеновского излучения возник не сразу. Рентген предполагал (1895), что открытые им лучи являются продольными световыми волнами, хотя и не настаивал на этом представлении. В принципе правильные представления на природу рентгеновских лучей высказал Стокс (1897). Он считал, что это электромагнитное излучение, которое возникает в результате торможения электрона при ударе о катод. Тормозящийся электрон эквивалентен переменному току, который, как это было уже известно из опытов Герца, генерирует электромагнитные волны. [c.48]

Перейдем теперь к рассмотрению фотоядерных реакций, т. е. реакций, возникающих при попадании в ядро у-кванта. Экспериментально эти реакции изучать гораздо труднее, чем реакции с такими частицами, как нейтроны и особенно протоны, из-за того, что получаемые на электронных ускорителях (синхротроны, линейные ускорители) пучки -квантов в высшей степени немонохроматичны, т. е. имеют непрерывный энергетический спектр (см. гл. IX, 1). Это в некотором смысле случайное обстоятельство резко осложняет определение зависимости сечений фотоядерных реакций от энергии. [c.164]

Основным типом ускорителя прямого действия является генератор Ван-де-Граафа, работающий в непрерывном режиме. Все линейные ускорители являются импульсными. К циклическим ускорителям относятся циклотрон, его усовершенствованные варианты — фазотрон, синхротрон, синхрофазотрон, изохронный циклотрон, а также бетатрон и микротрон. Из них циклотрон и изохронный циклотрон обычно являются ускорителями непрерывного действия, микротроны могут работать как в непрерывном, так и в импульсном режиме, а все остальные циклические ускорители — существенно импульсные. [c.470]

Принцип автофазировки Векслера — Мак-Миллана справедлив не только для фазотронов, но и для других ускорителей высоких энергий — синхротронов, линейных резонансных ускорителей, микротронов и др. [c.474]

В синхротроне относительно сложными являются проблемы ин-жекции и выпуска частиц. Инжекция осложняется тем, что в син-хротронном режиме могут ускоряться только ультрарелятивист-ские частицы. Поэтому приходится либо начинать ускорение с другого, бетатронного (см. ниже), режима, либо подавать в синхротрон пучок, предварительно ускоренный до энергии 1—50 МэВ. Задача выпуска пучка осложнена постоянством радиуса орбиты. В настоящее время выпуск частиц осуществляется на большинстве современных синхротронов. Часто пучок электронов в синхротроне направляют на внутреннюю мишень, в которой создается пучок тормозных V-квантов. Эти v-кванты используются для разнообразных научных и прикладных исследований. [c.475]

Ускорители заряженных частиц — установки, в электромагнитных полях которых искусственно увеличивается скорость движения и соответственно возрастает кинетическая энергия частиц (электронов, протонов и др.). Применительно к форме траекторий полета частиц различают циклические ускорители (циклотроны, синхротроны, фазотроны и пр.), в которых частицы движутся по траекториям, близким к окружности или раскручивающейся спирали, и линейные ускорители, в которых движение частиц осуществляется по траекториям, близким к прямой линии. Первый электромагнитный резонансный ускоритель частиц был предложен и построен в первой половине 30-х годов американским физиком Э. Лоренсом. [c.150]

Университет г. Токио, Япония) Электронный синхротрон <. = 650 МэВ интенсивность пучка 84 мА (1,28Х Х10 электрон/с) (Университет г. Токио, Япония) OKTAVIAN T(d, п) Не (Университет г. Осака, Япония) [c.322]

Спектр злек-тронного синхротрона [c.322]

В экспериментах на различных действующих установках (электронном синхротроне, протонном циклотроне, генераторе нейтронов с энергией 14 МэВ на установке OKTAVIAN, реакторной установке YAYOI) измеряли энергетические и дозовые характеристики скайшайн нейтронов. [c.325]

А. с. играет существ, роль при относит, движении источника и приёмника излучения со скоростями, 6ЛИЗКИА1И К С. Если в собственной системе отсчёта источника излучение происходит изотропно или с небольшой анизотропией, то в системе приёмника из-за А. с. излучение сосредоточено в узком конусе [с углом при вершине порядка ot, определяемым ф-лой (1)1 в направлении движения источника. Такие движения происходят, напр., при синхротронном излучении энергичных заряженных частиц в магн. полях, на последних стадиях релятивистского гравитационного коллапса или при падении тел в поле тяготения чёрных дыр. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...