Ускорение электронов

Как известно, рентгеновское излучение возникает при попадании пучка быстро летящих электронов или ионов на поверхность металла. Пучок электронов создается в рентгеновской трубке путем нагревания нити накаливания и последующего ускорения электронов в поле высокого напряжения. Электроны, попадающие на анод трубки, дают начало рентгеновскому излучению, распространяющемуся преимущественно в направлении, перпендикулярном к пучку (рис. 590). Во время работы анод сильно нагревается. Охлаждение его производится водой. Для увеличения теплоотвода трубка анода делается медной. [c.528]

Ускорение электронов электростатическим или электромагнитным полем и формирование электронного пучка. [c.107]

Для сообщения электронам необходимой энергии и формирования из них потока частиц, несущих определенную энергию, могут использоваться различные методы. Самый простой из них и наиболее распространенный в настоящее время — ускорение электронов электрическим полем, основанный на том, что на электрон в этом поле действует сила [c.109]

На ускорителях электронов предусматривается радиационная защита непосредственно от ускоренных электронов, тормозного излучения и, если энергия квантов тормозного излучения выше некоторых пороговых значений, — от фотонейтронов. [c.230]

Расчет защиты от ускоренных электронов не представляет особых трудностей. Толщина защитного экрана должна быть равна максимальному пробегу электронов в выбранном материале. Максимальный пробег электронов рассчитывается по формулам, приведенным в гл. III. Однако следует иметь в виду, что всякий экран, предназначенный для защиты от электронов, является источником тормозного и, возможно, нейтронного излучений. [c.231]

Во многих случаях ускорители электронов используются как источники тормозного излучения. Ускоренные электроны направляются на мишень, и при взаимодействии их с атомами материала мишени. появляется тормозное излучение. Последнее возникает также при взаимодействии электронов с конструкционными материалами, аппаратурой и защитой. Тормозное излучение радиационно опасно и требует защиты. [c.231]

Если энергия ускоренных электронов высока (больше 10 Мэе), в спектре тормозного излучения появляются кванты с энергией, большей энергии связи нейтронов в ядрах. В этом случае в результате фотоядерного взаимодействия будут образовываться нейтроны. [c.231]

Для энергии ускоренных электронов до 5 Мэе выход тормозного излучения можно рассчитывать по формула.м, приведенным в гл. 111. Они справедливы для мишеней толщиной, равной длине пробега первичного электрона. Выход тормозного излучения пропорционален квадрату энергии электрона и атомному номеру материала мишени. На рис. 15.1 показан выход тормозного излучения в зависимости от атомного номера материала мишени для различных энергий электронов, а на рис. 15.2 — интенсивность и угловое распределение тормозного излучения, образующегося при торможении моноэнергетических электронов в мишени из алюминия и золота [3]. [c.231]

Рис. 15.3. Выход тормозного излучения на 1 ма (6,25-10 элект-рон/сек) тока ускоренных электронов на расстоянии 1 м от мишени из Аи (/) и А1 (2) в элемент телесного угла под углом 0 = 0° с направлением движения первичных электронов.

Рис. 15.5. Спектральное распределение дозы тормозного излучения (по отношению к полной дозе), для энергии ускоренных электронов более 5 Мэе.

Выход тормозного излучения зависит от энергии и числа ускоренных электронов, падающих на мишень, от атомного номера и толщины материала мишени. [c.237]

Спектр тормозного излучения сплошной, максимальная энергия квантов в спектре равна максимальной энергии ускоренных электронов. Форма спектра практически не зависит от угла и начальной энергии электрона. Для расчета защиты следует принимать, что эффективная энергия спектра у-квантов равна 0,5 максимальной энергии электронов, если она равна или меньше 10 Мэе, и одной трети, если максимальная энергия электронов больше 10 Мэе. [c.237]

Выход фотонейтронов зависит от начальной энергии ускоренных электронов, падающих на мишень, и их числа, атомного номера и толщины материала мишени. [c.237]

По известным значениям энергии, тока ускоренных электронов, атомного номера мишени и данным рис. 15.3 опреде- [c.237]

По известной энергии и току ускоренных электронов- для тяжелой мишени определяют выход фотонейтронов (см. рис. 15.7). [c.239]

Различают непрерывный и линейчатый спектры рентгеновских лучей. Последний ( характеристические лучи ) образуется при больших напряжениях на трубке. При возрастании напряжения смещается также коротковолновая граница непрерывного спектра (рис. 2), причем Хрр /и (см 8.5). Непрерывный рентгеновский спектр связан с появлением электромагнитного импульса при торможении ускоренного электрона в теле антикатода. При увеличении скоростей бомбардирующих электронов возникают добавочные процессы, которые интерпретируются как переходы между внутренними оболочками атомов, связанные с выбиванием одного и внутренних электронов. [c.13]

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]

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

Циклические индукционные ускорители — бетатроны предназначены для ускорения электронов. Электроны в нем ускоряются вихревым электрическим полем, индуцируемым при изменении во времени магнитного потока, проходящего через орбиту ускоряемого электрона. [c.64]

Уравнение (7.95) связывает ускорение электрона а с внешней силой—elf. Если предположить, что величина Й (/i f/dk )- имеет смысл массы, то (7.95) приобретает вид второго закона Ньютона [c.233]

Отрицательная эффективная масса означает, что ускорение электрона направлено против действия внешней силы. Это видно из рис. 7.11,6. При k, близких к границе зоны Бриллюэна, несмотря на увеличение k, скорость электрона уменьшается. Данный результат является следствием брэгговского отражения. В точке k=nja электрон описывается уже не бегущей, а стоячей волной и Угр=0. [c.235]

Из соотношения (88) следует, что движение тел со скоростью >с невозможно. В самом деле, при v- масса любого тела возрастает настолько, что дальнейшее ускорение его становится невозможным. Например, при скорости электрона v = 0,99999992 с его масса превышает значение массы покоя в 2500 раз. Для дальнейшего ускорения электрона потребовались бы значительно большие силы, но и это не даст результа- [c.136]

Как показывает опыт, пока напряжения на аноде невелики (например, порядка тысяч вольт), достигнутая электронами скорость оказывается пропорциональной УТ]а- Отсюда следует, что ускорение электрона в электрическом поле постоянно и пропорционально 0 , а значит, и напряженности поля Е. В самом деле, скорость, достигнутая на пути S при постоянном ускорении а, будет иметь значение v = ]/2as и если (при данном s) о ]/Ё, то а Е. Поскольку, с другой стороны, действующая на электрон сила F Е,то а F,T. е., как и в описанных выше опытах, ускорение пропорционально силе. [c.89]

А так как центростремительное ускорение электронов / = v lR, то, значит, при неизменном v [c.90]

Постоянство отношения F/j соблюдается только до тех пор, пока скорость V заряженных частиц достаточно мала по сравнению со скоростью света с. Изучить связь между силой и ускорением при и, сравнимых с с, можно при помощ,и тех же опытов, которые были описаны выше, но для этого нужно располагать потоком достаточно быстрых частиц. Ускорение электронов до скоростей, сравнимых со скоростью света, не представляет больших технических трудностей. Уже при ускоряющем напряжении в 100 киловольт скорость электронов значительно превышает половину скорости света. Но для ускорения более тяжелых частиц, например ионов (т. е. атомов, лишенных одного или нескольких своих электронов), до скоростей, сравнимых со скоростью света, требуются специальные сложные устройства, описанные ниже ( 54 и 56). Частицы, обладающие скоростями, сравнимыми со скоростью света (например, испускаемые при радиоактивном распаде электроны и ядра гелия), также могут быть использованы в опытах для изучения связи между ускорением и силой. [c.91]

Такой же результат дали опыты с ускорением электронов в электрическом поле в том случае, когда это поле сообщает электронам только нормальное ускорение и, следовательно, изменяет только направление скорости. Правда, в электрическом поле этот случай не может быть [c.92]

По отклонению светящегося пятна на экране можно определить радиус дуги окружности, описываемой электроном, и, если скорость электрона известна (она может быть определена, например, способом, описанным в 20), найти ускорение электрона и определить его удельный заряд е/то- Далее, изменяя значение Я или скорость, с которой электрон достигает анода (путем изменения U , однако не увеличивая его очень значительно), т. е. изменяя величину силы Лорентца и измеряя отклонение пятна на экране, можно убедиться, что во всех случаях [c.97]

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]

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]

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]

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]

Получим выражение для ускорения электрона. С учетом 2. 56) имеем [c.85]

Полевая (туннельная, автоэлектронная) эмиссия (ПЭ) — испускание телами электронов под действием сильного внешнего электрического поля у их поверхности. Если внешнее электрическое поле достаточно велико для того, чтобы потенциальной порог на границе тела превратился в барьер конечной и малой ширины (ё Ю В/см), то становится возможным просачивание электронов сквозь барьер (квантовомеханическое туннелирование) и выход их в вакуум. При этом электроны непосредственно после прохождения сквозь барьер имеют ту же энергию, что и внутри тела, а электрическое поле совершает работу только на ускорение электронов в вакууме в межэлектродном промежутке между эмиттером [c.587]

Бетатрон — наиболее распространенный ускоритель. Ускорение электронов в нем происходит нри их движении но круговой орбите нри возрастающем в течение времерж магнитном поле. Он состоит из тороидальной вакуумной ускорительной камеры, расположенной между полюсами электромагнита, и электронной нушки, генерирующей электроны, а также ианравля10щей их в тороидальную камеру, где они ускоряются в вихревом электрическом поле, создаваемом магнитным нолем. В конце никла ускорения электроны смещаются с орбиты, вылетают на мишень, где возникает тормозное излучение. [c.125]

На рис. 15.7 показан выход фотонейгронов, рассчитанный на 1 ма тока ускоренных электронов, взаи.модействующих с различными мишенями [7]. При расчете толщина мишени предполагалась такой, что все образованное тормозное излучение в мишени поглощается. Ослабление потоков образованных нейтронов в мишени не учитывалось. [c.236]

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]

Для успешного ускорения электрона необходимо, чтобы он двигался за все время ускорения по одной и той же (стабильной) орбите / (, = onst. [c.68]

По мере искривления траектории появляется составляющая электрического поля,направленная вдоль скорости электронов и сообщающая им тангенциальное ускорение, вследствие чего скорость электронов изменяется. Поскольку заряд электрона отрицателен, тангенциальное ускорение электронов совпадает с направлением движения электронов (рис. 47) и, значит, скорость электронов возрастает. Но если угол 0 достаточно мал, то возрастанием скорости можно пренебречь и считать, что электроны испытывают только нормальное ускорение и движутся с постоянной по величине скоростью v . В таком случае электрон, двигаясь в поле конденсатора, испытывает постоянное ускорение у в течение времени = l/v , где I — длина конденсатора, и при выходе из конденсатора он обладает двумя составляющими скорости и Vy, причем Vy = jti = il/Vx. Так как при малых в vylv б, то [c.92]

Так как непосредственное определение ускорения электрона (при условии, что скорость его известна) может быть произведено по отклонению не только в поперечном магнитном поле, но и в поперечном электрическом поле, то для проверки FiTOporo закона Ньютона могут быть поставлены опыты в поперечном электрическом поле, аналогичные опытам, описанным в 21. [c.97]

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]

Линейные ускорители (рис. 6.14. а) имеют цилиндрическую вакуумную камеру-волновод 2 с фокусируюи щми электромагнитами. Источником питания волновода является мощные генераторы сверхвысокочастотных (СВЧ) колебаний. которые обеспечивают в волноводе бегущую электромагнитную волну. Электронная пушка I испускает электроны, ускоряемые полем электромагнитной волны. Ускоренные электроны попадают на мишень 3 из тяжелого металла, вызывая жесткое тормозное рентгеновское излучение с мощностью экспозиционной дозы излучения 2,.. 60 мА/кг на расстоянии 1 м при энергии излучения до 3...30 МэВ. В дефектоскопии примен5пот линейные ускорители элект- [c.159]

Наиболее распространенным ускорителем электронов является бетатрон. В нем ускорение электронов происходит по круговой орбите при возрастающем с течением времени магнитном поле. Бетатрон (рис. 6.14, б) имеет тороидальную вакуумную камеру 2, расположенную между полюсами электромагнитов I. Сама камера находится в корпусе кольцевых электромагнитов 3. Электронная пушка 4 испускает электроны, ускоряемые вихревым электрическим полем 6. Приращение энергии электронов на каждом витке диаметром примерно в1м — 15...20эВ.В зависимости от числа витков можно получить различную энергию электронов на выходе. Электроны попадают на шшень 5. создавая тормозное рентгеновское излучение. Установки, выпускаемые промышленностью следуюище МИБ-3, МИБ-4, МИБ-6, ПМБ-6, [c.160]

Б-18. Буквы обозначают М — малогабаритный, И — индукционный, П — переносной, Б — бетатрон. Цифры обозначают максимальную энергию ускоренных электронов в МэВ. Мощность экспозиционной дозы при этом от 0,6 до 50 Р/ мин па расстоянии 1 м. Малогабаритные бетатроны с размерами блока излучения примерно 500x500x400 мм имеют массу от 90 до 200 кг (вместе с пультом управления, блоком питания и блоком излучения). Бетатрон Б-35 имеет массу 6 т и способен контролировать изделия до 500 мм. [c.161]

Микротрон — это циклический резонансный ускоритель электронов постоянным во времени и однородным магнитным полем (рис. 6.14, в) Электроны, запущенные в вакуумную камеру 2, движутся по окружности различного радиуса, ускоряясь магнитным полем, попадают на мишень 3, в которой возникает тормозное рентгеновское излучение. Основное преимущество микротрона заключается в высокой интенсивности излучения и малой расходимости пучка. Эффективное фо1д/сное пятно составляет 2...3 мм. В промьшшенности применяют микротроны МТ-10, МТ-20, МР-30, РМД-1 ОТи др. Цифры обозначают энергию ускоренных электронов в МэВ. Мощность экспозиционной дозы излучения составляет от 2000 до 16 ООО Р/мин на расстоянии [c.161]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...