Ускорители частиц линейные

Сообщить электрически заряженным частицам большие скорости можно только с помощью электрического поля. Магнитное поле, как уже отмечалось, не изменяет величины скорости, так как сила, действующая со стороны этого поля, всегда нормальна к скорости частицы и поэтому изменяет лишь направление скорости. Если в ускорителях частиц применяется только электрическое поле, то движение частиц происходит по прямолинейным траекториям, вдоль которых на частицы действует ускоряющее электрическое поле. Применяя также и магнитное поле, можно заставить ускоряемые частицы двигаться по круговым (или близким к круговым) траекториям. Но по-прежнему для ускорения частиц необходимо применять электрическое поле, которое в этом случае должно действовать вдоль круговой траектории или отдельных ее участков. В соответствии с этим ускорители, в которых применяется только электрическое поле, называют линейными, а в которых применяется также и магнитное поле — циклическими. [c.209]

Такой ускоритель называют линейным ускорителем на бегущей волне. Он применяется для ускорения электронов, так как они быстро набирают скорость, близкую к скорости света. Для тяжелых частиц ускоритель на бегущей волне осуществить очень трудно, так как трудно создать электромагнитную волну, распространяющуюся со скоростью, значительно меньшей скорости света а с другой стороны, тяжелые частицы трудно ускорить до скорости, близкой к скорости света. Поэтому для протонов, например, применяют линейный ускоритель с цилиндрическими электродами, описанный выше. [c.212]

В свою очередь ускорители многократного действия делятся на линейные и циклические. В линейных ускорителях частицы движутся по прямой, а в циклических — по окружности или спиралям. [c.470]

В линейных резонансных ускорителях частицы разгоняются прямолинейно переменным электрическим полем. Ускоряющая камера электронного ускорителя представляет собой волновод, Б котором возбуждается волна электрического типа, т. е. такая, у которой электрическое поле имеет компоненту, направленную по оси камеры. Фазовая скорость этой волны подбирается так, чтобы она все время совпадала со скоростью частиц, а частицы подаются в камеру в такие моменты, чтобы они все время сидели близко к максимуму электрического поля. Таким образом, сгустки частиц движутся на гребнях волн. Имеются и другие варианты линейных резонансных ускорителей. Например, у ускорителей протонов и других тяжелых заряженных частиц фазовая скорость волны может быть бесконечной. В этом случае в камеру вставляются металлические дрейфовые трубки, размеры и расположение которых таковы, что частицы прячутся внутрь трубок, когда поле направлено против движения. Трубки экранируют поле, так что внутри них частицы движутся свободно (рис. 9.1). В линейных ускорителях удается получать прирост энергии до 10—15 МэВ на метр длины. Теоретически можно, построив достаточно длинный ускоритель, получить пучок сколь угодно большой энергии. Практические ограничения связаны с конструктивной сложностью и высокой стоимостью длинных ускорителей. Линейный резонансный ускоритель является импульсным. Средний ток обычно составляет несколько мкА (иногда до 20—30 мкА), а ток в импульсе — до 50 мА. [c.471]

Преимуществами линейных резонансных ускорителей являются довольно большой ток и простота инжекции (впуска) и выпуска частиц. Кроме того, в линейных ускорителях частицы пучка практи- [c.471]

Рассматривая геометрические аберрации третьего порядка как малые возмущения параксиальных траекторий, замечаем,, что аберрационные члены будут зависеть от различных факторов. Члены, обусловленные наклоном траектории, присутствуют всегда и растут с возбуждением линзы. Дополнительные-члены возникают из-за контурных полей, мультипольных компонент и изменений осевого электростатического потенциала. Мультипольные аберрации можно разделить на те же классы,, что и аберрации осесимметричных линз. Однако число коэффициентов аберрации больше вследствие более сложной природы распределений полей. Определение этих коэффициентов аберрации различно в разных публикациях в зависимости от предположений, принимаемых в конкретных ситуациях [37, 362]. К примеру, астигматизм первого порядка квадрупольных систем можно применить в ускорителях частиц, что в свою очередь требует отдельного рассмотрения для стигматических астигматических систем в первом случае определение подобно тому, которое используют для круглых линз, а во втором отклонение оценивается из линейности изображения. Чтобы в общем обеспечить единое представление электронно-ионных оптических свойств мультипольных линз, [363], можно применить метод характеристических функций (разд. 5.1). [c.575]

Наконец, к третьей группе относятся линейные резонансные ускорители. В этих ускорителях частица приобретает энергию, взаимодействуя с высокочастотным электромагнитным полем. Для эффективной передачи энергии от поля частице должно быть в каждый момент времени выдержано определенное соответствие между скоростью частицы и скоростью ускоряющей электромагнитной волны (или частотой ускоряющего поля). [c.8]

В линейных ускорителях частицы приобретают энергию, взаимодействуя с бегущей волной, создаваемой высокочастотным генератором. В результате в диафрагмированном волноводе имеются две бегущие волны, одна создана генератором, а другая излучается сгустками частиц. Расположение сгустков относительно бегущей волны, созданной генератором, может быть произвольным, т. е. сгустки могут находиться в принципе в любой фазе поля бегущей волны генератора. Можно рассматривать процесс ускорения как движение сгустков частиц в поле суммарной волны генератора и излучения. Поле излучения может быть представлено разными типами волн, что зависит от характеристик замедляющей структуры и электронного пучка. При исследовании продольного движения имеет значение поле излучения типа foi. т. е. волна такого же типа, что и волна ВЧ-генератора. На радиальное движение частиц влияет в основном несимметричная волна поля излучения (волна НЕ). [c.90]

В прямых линейных ускорителях частица однократно проходит в электрическом поле большую разность потенциалов (ф2—ср1) и приобретает при этом большую кинетическую энергию то 12, равную (И 1.1.8.5 ) тУ /2=д ц)2—ера), где q — абсолютная величина заряда частицы. [c.502]

Линейные резонансные ускорители представляют систему линейно расположенных электродов, к которым приложено переменное электрическое поле, частота поля постоянна и находится в резонансе с движением частицы. Ускоряемые частицы движутся прямолинейно и многократно проходят ускоряющие промежутки. При прохождении каждого ускоряющего промежутка частица приобретает энергию, равную ZeU , где — ускоряющее напряжение в каждом промежутке в вольтах с учетом фазы ср. [c.62]

Для ускорения электронов применяются линейные ускорители с бегущей волной. Ускоритель представляет собой волновод с )аз-мещенными в нем дисками с диафрагмами, назначение которых снизить фазовую скорость электромагнитной волны. Ускоряемая частица (электрон) все время находится вблизи гребня такой волны и непрерывно ускоряется. Линейные электронные ускорители успешно конкурируют с циклическими ускорителями. [c.63]

По принципу действия наиболее простым из линейных ускорителей является ускоритель, в котором частицы движутся прямолинейно вдоль направления электрического поля, создаваемого каким-либо постоянным источником высокого напряжения, например электростатическим генератором. Однако с помощью такого генератора трудно осуществить ускорители с напряжением, превышающим 5—6 мегавольт. Этим ограничиваются и те скорости и энергии, которые могут быть сообщены частицам с помощью такого ускорителя. [c.209]

Чтобы сообщить частицам более высокие энергии, чем те, которых можно достичь с помощью электростатического генератора, применяются линейные ускорители с переменным электрическим полем. Частицы движутся внутри системы полых электродов (в простейшем случае — цилиндрических трубок), расположенных вдоль прямой линии (рис. 105). Переменное ускоряющее поле между электродами создает генератор электрических колебаний высокой частоты. Простейший способ включения генератора изображен на рис. 105 электроды присоединяются через один к полюсам (четные — к одному полюсу, нечетные — к другому) генератора, так что между каждыми двумя соседними электродами в каждый момент существует одинаковое по величине, но противоположное по знаку напряжение. [c.210]

Когда скорость частицы v становится сравнимой с с, прирост скорости (при том же приросте энергии) замедляется и соответственно медленнее должны расти d. Когда v близко к с, ускоритель с электродами в виде полых цилиндров применять не выгодно. В этом случае выгоднее создать электромагнитную волну, распространяющуюся со скоростью, близкой к скорости частицы. Если скорость частиц близка к скорости света, то в линейном ускорителе вдоль системы электродов (которые в этом случае представляют собой расположенные одна за другой диафрагмы) должна распространяться электромагнитная волна, также со скоростью, близкой к скорости света. На гребнях этой волны частицы проносятся вдоль ускорителя, и их энергия непрерывно возрастает. [c.212]

Максимальные энергии, которые могут быть сообщены частицам Б линейном ускорителе, зависят от напряжения U на ускоряющих промежутках и числа этих промежутков. В настоящее время с помощью линейных ускорителей удается ускорить электроны до энергии, близкой к 1 Гэв, а протоны — до энергии около 100 Мэе. [c.212]

Общей чертой всех циклических ускорителей являются, как уже указывалось, близкие к круговым траектории (орбиты) частиц, получающиеся в результате движения частиц в магнитном поле, направленном перпендикулярно к их скорости. Метод же ускорения частиц в большинстве циклических ускорителей применяется тот же, что и в линейных ускорителях с переменным электрическим полем. Вакуумная камера, в которой движутся частицы, имеет форму цилиндра (диаметр которого много больше его высоты), расположенного между полюсами электромагнита так, что ось цилиндра совпадает с направлением магнитного поля. Камера покрыта электропроводящим слоем, в котором по радиусам сделаны изолирующие разрезы (в простейшем случае [c.217]

В линейном ускорителе с переменным полем. Так же как и для линейного ускорителя, наибольший прирост энергии частицы будет получаться при условии, что частица проходит через каждый из промежутков в тот момент времени, когда напряжение на этом промежутке достигает наибольшего значения и имеет такой знак, что поле в промежутке ускоряет частицу. [c.218]

Орбита частицы при этом не будет оставаться постоянной. Как видно из (8.16), с увеличением скорости радиус орбиты частицы будет возрастать. Поэтому частица будет двигаться по дуге окружности только в пределах участка между ускоряющими промежутками, где ее скорость не изменяется. В ускоряющем промежутке, где ее скорость возрастает, частица будет переходить на дугу окружности большего радиуса (соответствующего скорости частицы после прохождения промежутка). Таким образом, траектория частицы будет состоять из дуг окружностей постепенно увеличивающегося радиуса, соединенных небольшими участками, по которым частица переходит с одной дуги на другую. Так как частицы должны пролетать ускоряющие промежутки в определенные короткие интервалы времени (так же как и в случае линейного ускорителя), то они движутся по этим траекториям не сплошным потоком, а отдельными сгустками, занимающими малую долю каждой дуги окружности. По такому принципу был построен первый циклический ускоритель, который был назван циклотроном. [c.218]

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]

Для получения радиоактивных изотопов применяют специальные ускорители заряженных частиц — циклотроны, линейные ускорители и др. [c.68]

А, отсутствует в ускорителях в тех случаях, когда Т не зависит от S. В циклич. ускорителях это имеет место в изохронном циклотроне, а в линейных — при релятивистских скоростях ускоряемых частиц, когда скорость практически не меняется с увеличением энергии. [c.21]

ИНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ — ускоритель заряженных частиц, в к-ром прирост энергии частиц происходит за счёт эдс индукции, создаваемой перем. магн, потоком. Различают циклич. И. у. бетатрон), в к-ром частицы обращаются в магн. поле по траекториям, близким к окружности, а магн. поток пронизывает эту окружность, и линейный индукционный ускоритель, в к-ром частицы движутся почти прямолинейно, а ускоряющее электрич. поле индукции создаётся охватывающим траекторию перем. магн. потоком. [c.144]

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]

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]

РАВНОВЕСНАЯ ФАЗА — значение фазы <рд ускоряющего ВЧ-напряжения (с амплитудой i/g) в резонансных ускорителях, при К-рой частицы, пришедшие в ускоряющий зазор, приобретают такую энергию /десозфд, что двигаются в резонансе с ускоряющим полем. Это означает, что в циклических ускорителях частицы на следующем обороте возвращаются к ускоряющему зазору при том же значении фазы, а в линейных ускорителях приходят при той же фазе в следующий ускоряющий промежуток. Одно из двух значений Р. ф. является устойчивым, а другое — неустойчивым (см. Автофазировка). В цнклич. ускорителях на релятивистские энергии устойчивое и неустойчивое значения фазы в процессе ускорения могут меняться местами (при кри-тич. энергии). Частицы, приходящие в ускоряющий зазор при устойчивой Р. ф., наз. равновесными частицами. [c.197]

Опишем теперь действие раЯ уппирователей (дебанчеров). В пучке, выходящем из линейного ускорителя, частицы сгруппированы в сгустки около равновесных фаз и имеют разброс по энергиям, обусловленный фазовыми колебаниями. Каждый сгусток изображается на фазовой плоскости фигурой, близкой к эллипсу с некоторыми полуосями Афл1, AW j,, разумеется, целиком помещающемуся внутри сепаратрисы (рис. 64). [c.175]

По своему устройству и принципу действия дебанчеры представляют собой обращенные резонаторные группирователи. По выходе из линейного ускорителя частицы дрейфуют на некотором участке, свободном от внешних полей. Сохраняя разброс по скоростям, полученный в ускорителе, одни частицы на участке дрейфа уходят вперед, а другие отстают. При этом частицы с различными энергиями оказы- [c.176]

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]

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]

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]

Движение ускоряемой частицы (протона, электрона) в циклических ускорителях в действительности является сложным. Дело в том, что наличие квазиупругих сил, возвращающих частицу на орбиту (если частица почему-либо отклонится от предвычисленной орбиты, составленной из дуг радиуса г = mv/eB t, R)), и пропорциональных отклонениям х п z, приводит к тому, что ускоряемая частица в процессе своего движения колеблется около предвычисленной орбиты. Эти колебания называются бетатронньши (так как первоначально были исследованы для движения электронов в бетатроне) или свободными. В случае малых отклонений бетатронные колебания описываются линейными уравнениями [c.72]

ГэВ. W-бозон будет быстро распадаться на пару частиц одного из дублетов (7.193), а 2 -бозон — на пару частица—античастица. Экспериментально массы W- и Z -6osohob должны прежде всего проявиться в отклонениях от линейности для нейтринных инклюзивных сечений типа изображенных на рис. 7.92. Экспериментальная точность линейности этих сечений такова, что должно быть Л1ц7, 20 — 30 ГэВ. Следующее поколение ускорителей [c.429]

Ускорение тяжелых частиц обычно целесообразнее производить на кольцевых ускорителях. Но из-за большой интенсивности и простоты выпуска частиц инжекторы (т. е. предускори-тели) гигантских циклических ускорителей тяжелых частиц являются линейными. Так, на циклическом ускорителе в Серпухове в качестве инжектора используется линейный ускоритель протонов на 100 МэВ (см. ниже п. 9). [c.472]

ГэВ, считающейся в настоящее время верхней границей для изохронных циклотронов. Большинство изохронных циклотронов проектируется и строится для протонов с энергиями 50—100 МэВ. Построены И действуют мезонные фабрики — изохронные циклотроны на 520—650 МэВ, Важнейшей проблемой при создании ме-зонных фабрик является вывод пучка и радиационная защита, так как мощность пучка составляет десятки и даже сотни кВт. Область применимости изохронных циклотронов — изучение редких процессов в реакциях с протонами от 50 до 1000МэВ, а также изучение реакций на вторичных мезонных пучках (см. п. 14), Серьезными конкурентами изохронных циклотронов являются линейные ускорители тяжелых частиц. Так, в Лос-Аламосе (США) в 1972 г. создан линейный ускоритель с энергией 800 МэВ. В 1978 г. его интенсивность достигла 300 мкА. [c.477]

Большой пик на кривой зависимости линейной тормозной способности вещества от глубины проникновения частицы в слой вещества в конце тормозного пути называют пиком Брэгга. Это явление используют в лучевой терапии рака, где очень важно добиться максимального выделения энергии в глубоко расположенной опухоли, не разрушив окружающую здоровую ткань или, по крайней мере, причинив ей минимальный вред. В этом отношении еще более эффективным по сравнению с протонным излучением является использование пионов, поскольку в этом случае не только имеется пик Брэгга, но происходит поглощение пиона одним из ядер вещества, которому полностью передается энергия массы покоя пиона (см. табл. 14.1), следствием чего является расщепление или скалывание этого ядра. Пнонная терапия делает только первые шаги, поскольку получение пионных пучков (для этого требуются специальные ускорители) является не очень простой задачей. [c.335]

В линейных ускорителях требование фазовой устойчивости, или фазировки (ф <0), приходит в противоречие с условием устойчивости движения в поперечном к орбите направлении, т. е. с условием фокусировки частиц, в ускорителе, требующим ф>0. В связи С этим был разработан метод знакопеременной фазировки, при к-ром ускоряющие промежутки располагаются так, чтобы в них попеременно происходила то фазировка (а следовательно, расфокусировка), то расфазировка (и следовательно, фокусировка). При надлежащем выборе параметров структуры оказывается возможным одноврем. обеспечение одним и тем же э.т1сктрич. полем усто11чивости движения как л продольном, так и в поперечном направлениях. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...