Ускорители частиц циклические

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]

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]

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]

Циклические резонансные ускорители. В ускорителях этого типа траектория частиц искривляется действием наложенного управляющего магнитного поля, принимая форму окружности или плоской спирали, при этом ускоряемая частица многократно проходит через один и тот же ускоряющий промежуток. Время между двумя последующими прохождениями частицы через ускоряющий промежуток должно равняться (или быть кратным) периоду изменения ускоряющего поля. [c.63]

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]

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]

Существуют циклические ускорители, в которых для ускорения частиц используется только это электрическое поле индукции, а ускоряющие промежутки отсутствуют. В таких ускорителях в течение всего процесса ускорения сгустка частиц магнитное поле возрастает, и поэтому направление электрического поля индукции остается неизменным частицы в течение всего времени движения по орбите ускоряются [c.219]

Как уже указывалось, потери на излучение быстро растут с увеличением ускорения частицы. В циклических ускорителях центростремительное ускорение пропорциональна квадрату скорости. А так как при данной энергии скорость частицы тем больше, чем меньше ее масса покоя, то потери на излучение при ускорении электронов становятся заметными при значительно меньших энергиях, чем при ускорении протонов (или еще более тяжелых част ц). Практически в современных ускорителях потери на излучение кладут предел увеличению энергии только для электронов (этот предел составляет около 10 Гэв). Потери на излучение даже в наиболее мощных современных ускорителях протонов (или более тяжелых частиц) практически роли не играют. Для данного типа частиц потери энергии на излучение в циклическом ускорителе быстро уменьшаются с уменьшением энергии частицы. Потери энергии электроном за один оборот при очень большой энергии (Т т с ) составляют примерно 6 f Т [c.223]

Уравнение моментов для частиц в циклическом ускорителе [c.310]

В циклических ускорителях момент импульса частицы относительно оси магнитного поля (которое во всех циклических ускорителях имеет осевую симметрию) увеличивается под действием момента сил ускоряющего поля относительно той же оси. Эти силы действуют вдоль орбиты в большинстве случаев не на всем ее протяжении, я только на отдельных участках — в ускоряющих промежутках. Однако вследствие того, что момент импульса частицы за один ее оборот по орбите возрастает незначительно, а число оборотов, совершаемых частицей, пока она достигает максимальной энергии, очень велико (10 и более), момент силы, действующей в ускоряющих промежутках, можно считать равномерно распределенным по орбите. [c.310]

УРАВНЕНИЕ МОМЕНТОВ ДЛЯ ЧАСТИЦ В ЦИКЛИЧЕСКОМ УСКОРИТЕЛЕ 311 [c.311]

Мощными источниками ядерных излучений являются специальные ускорители и ядерные реакторы. В СССР ведется изготовление промышленных ускорителей заряженных частиц, поставляемых производственным предприятиям и исследовательским учреждениям. Так, например, в 1966 г. вошла в эксплуатацию одна из новых облучающих установок этого типа —бетатрон (циклический ускоритель электронов), разработанный Томским политехническим институтом,— с двумя ускорительными камерами, генерирующими два скрещивающихся электронных пучка. Соответственно расширяется строительство специализированных производственных реакторов, используемых для облучения различных материалов. Так, с 1959 г. в Институте физики Академии наук Грузинской ССР находится в эксплуатации реактор со специальным ин-дий-галлиевым теплообменным контуром для облучения материалов и для других целей. Специализированными производственными реакторами располагают и другие атомные центры Советского Союза. [c.189]

Орбитальная частота — частота обращения заряженных частиц в циклическом ускорителе. Ее размерность Т выражается в секундах в минус первой степени. [c.61]

В нем были впервые воплощены принципы, которые затем использовались (и будут использоваться) во всех циклических ускорителях высоких энергий 1) ускоряемые частицы движутся в магнитном ноле но орбитам, близким к круговым, совершая множество оборотов, 2) ускорение осуществляется высокочастотным электромагнитным полем, которое работает в такт с движением частиц и на каждом обороте как бы подгоняет их, сообщая дополнительную энергию [c.48]

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]

В соответствии с принципом автофазпровкп были созданы резонансные циклические ускорители разных типов синхроциклотроны В — постоянно, со у — переменно) и синхротроны (В — неременно). При этом в электронных синхротронах сОу — постоянно, в протонных — переменно . Во всех этих ускорителях частицы группируются в сгустки и их пучки имеют дискретную временную структуру. [c.49]

Сталкивать между собой можно, например, встречньге электро или встречные протонные пучки. Предварительно ускоренные е или циклических (орбитальных) ускорителях частицы направляют пительное кольгю. [c.37]

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]

Новые возможности иолучения интенсивных пучков быстрых и медленных нейтронов появились после изобретения циклических ускорителей заряженных частиц и ядерных реакторов. В ускорителях получаются быстрые нейтроны при помощи (а, п)-, р, п)- или [d, п)-реакций, идущих при соударении ускоренных а-частиц, протонов или дейтонов с мишенью. В наиболее распространенных типах ядерных реакторов получаются медленные (в основном тепловые) нейтроны, которые образуются в результате замедления нейтронов, испускаемых в процессе деления ядер урана или другого ядерного горючего. В обоих случаях получаются пучки нейтронов несравненно большей интенсивности, чем с помощью нейтронных источников. В особенности интенсивные пучки нейтронов 10 нейтрКсм сек) позволяют получать ядерные реакторы, работающие в импульсном режиме. [c.286]

Пределы, в которых должна изменяться частота ускоряющего напряжения в резонансном циклическом ускорителе или фазотроне, как видно из (8.27), тем больше, чем больше конечная кинетическая энергия частиц по сравнению с их энергией покоя. Однако когда речь идет о питании системы электродов напряжением высокой частоты, быстрое изменение этой частоты в широких пределах представляет собой технически очень сложную задачу. Поэтому синхроциклотроны применяются главным образом для сообщения тяжелым частицам энергии, которая не превышает существенно энергии покоя частицы. Тогда требуемое уменьшение частоты питающего напряжения за время ускоре-нпя группы частицсоставляет лишь десятки процентов, что практически вполне осуществимо. Вместе с увеличением периода обращения по мере увеличения энергии частиц, как видно из (8.23), увеличивается и радиус их орбит. [c.220]

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]

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]

Классическим типом циклического ускорителя является циклотрон (Э. О. Лоуренс, 1931). В циклотроне существенно используется тот факт, что согласно (9.2), (9.3) для нерелятивистской частицы в постоянном однородном магнитном поле радиус орбиты пропорционален скорости, а период обращения не зависит от энергии. Принцип действия циклотрона таков (рис. 9.2). Ускоряющая камера 1находится в сильном однородном магнитном поле. Частицы попадают [c.472]

Верхний предел энергии, достигаемый на фазотроне, определяется не физическими, а экономическими ограничениями и равен примерно 1 ГэВ. Дело в том, что в соответствии с (9.2) при скоростях, близких к с, радиус орбиты пропорционален энергии. Ъэтому вес магнита пропорционален кубу энергии, так как магнитное поле должно создаваться во всей камере от центра до краев. Магнит делается из высококачественного трансформаторного железа и является самой дорогой частью ускорителя. Тем самым стоимость фазотрона, грубо говоря, пропорциональна кубу энергии. Из-за этого для получения частиц с энергиями от 1 ГэВ и выше используют кольцевые циклические ускорители, в которых частицы разгоняются не по спирали, а по кольцу, что приводит к значительному снижению веса магнита, т. е. стоимости. В области от 25 до сотен МэВ фазотронный метод ускорения протонов, дейтронов и а-частиц сейчас является основным. [c.474]

Микротрои — циклический ускоритель с переменной кратностью ускорения. В микротроне частицы движутся в постоянном и однородном магнитном поле. Ускорение происходит под действием переменного электрического поля постоянной частоты. Электровьт, находящиеся в вакуумной камере, движутся по орбитам — окружностям, имеющим общую точку касания. В [c.303]

Несмотря на различие в схемах построения во всех Л. у. в связи с однократным прохождением заряж. частиц через ускоряющие зазоры применяют сильные ускоряющие ноля. Это приводит к необходимости использовать мощные генераторы для создания ускоряющих нолей, тем самым ограничивая применение Л. у. для ускорения тяжёлых частиц (протонов и ионов) в области высоких э[[ергий (>1—2 ГэВ), где более выгодно применять циклические ускорители. В последнем случае Л. у. тяжёлых частиц используются как инжекторы-предускорители. Это ограничение не распространяется на электронные Л. у., которые находят применение вплоть до самых высоких энергий. [c.586]

РАВНОВЕСНАЯ ОРВЙТА в резонансном циклическом ускорителе — орбита, на к-рой период обращения частицы совпадает с периодом ускоряющего напряжения либо кратен ему в бетатроне — орбита постоянного радиуса, на к-рой выполняется бетатрон-ное условие (см. Бетатрон). [c.197]

РАВНОВЕСНАЯ ЧАСТИЦА — частица, скорость к-рой постоянно совпадает с фазовой скоростью ускоряющей волны. В резонансном режиме ускорения частицы получают энергию от переменного электрич. поля, сосредоточенного обычно в отд. дискретно расположенных местах орбиты (в циклических ускорителях) пли ускоряющего канала (в линейных ускорителях). Пролетая ускоряющий про.межуток, частица приобретает энергию е /соз(р, где е — заряд частицы, U — ускоряющее напряжение, ф — фаза переменного поля в момент пролёта частицей электрич. середины ускоряющего промежутка. Существует только одно значение фазы Фр, к-рое может оставаться всё время постоянным (или медленно меняться по заранее заданному закону). Это значение фазы наз. равновесной фазой. Частица, к-рая каждый ускоряющий промежуток проходит в равновесной фазе, является Р. ч. Орбита, по к-рой в циклич. ускорителе вращается Р. ч., наз, равновесной. Текущее значение энергии Р. ч. в циклич. ускорителях точно соответствует значению магн. поля на равновесной орбите. в. п. мурин. [c.197]

Ускорители тяжёлых частиц (прайм, протонов) сильно отличаются от электронных У. Потери энергии на синхро-трояное излучение в них при достигнутых в наст, время энергиях ( 1 ТэВ) практически отсутствуют, и поддерживать высокий темп ускорения обычно оказывается невыгодно (т. к. мощность, затрачиваемая на питание ускоряющих станций, пропорциональна квадрату напряжённости электрич. поля и быстро растёт с увеличением темпа ускорения). Отсутствие заметного синхротронного излучения приводит к тому, что амплитуда поперечных колебаний частиц в процессе ускорит, цикла затухает сравнительно медленно (как квадратный корень из импульса частиц), и устойчивость движения в отсутствие спец. мер нарушается под действием даже сравнительно слабых возмущений. Все У. тяжёлых частиц на высокие энергии принадлежат к типу циклических. [c.246]

ЦИКЛИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ—один из видов ускорителей заряженных частиц, в к-ром частицы во время ускорит, цикла движутся по траекториям, близким к окружности либо спирали. Все Ц, у. (кроме бетатрона) резонансные микротрон, синхротрон, циклотрон, фазотрон. В бетатроне частицы движутся по кольцевой орбите и ускоряются вихревым электрич. полем. В резонансных Ц. у. ускорение происходит в высокочастотном электрич. поле, в ускоряющих промежутках, к к-рым частицы многократно возвращаются. При этом частота обращения частиц и частота колебаний электрич. ноля должны быть так согласованы друг с другом (резонанс), чтобы при каждом последующем обороте частицы проходили ускоряющий промежуток при одной и той же — равновесной—фазе ускоряющего поля (или вблизи неё). Принцип многократного ускорения частиц небольшими электрич. полями позволил ускорять частицы в Ц. у. до энергий, измеряемых сотнями ГэВ и даже несколькими ТэВ. Л. Л. Шьдци. [c.428]

В циклических ускорителях использование нучка ускоренных частиц для физических исследований может быть осуществлено несколькими путями. Простейший из них ускоренный нучок не выводится из вакуумной камеры, но из рожденных им вторичных частиц создаются внешние пучки, па которых и размещаются экспериментальные установки. Для этого внутренний пучок наводится на помещенные внутри вакуумной камеры мишени, и возникающие вторичные частицы (имеющие, очевидно, меньшие имнульсы) под действием магнитного ноля ускорителя отклоняются и выходят наружу. Из этих частиц с помощью систем магнитных линз, отклоняющих динольных магнитов и коллиматоров формируются нучки частиц определенного знака заряда и импульса . [c.50]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...