Ускорители частиц

В настоящее время представляется уже бессмысленным говорить о проверке этих соотношений. В технике современного физического эксперимента часто используют скорости частиц, близкие к скорости света с, и пренебрежение выражением (7.24) привело бы, например, к тому, что нельзя было бы построить ускоритель частиц типа синхрофазотрона. Поэтому формулы специальной теории относительности обязательно применяют при инженерных расчетах ускорителей. [c.379]

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

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

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]

Так как ускоряемые частицы проходят через все ускоряющие промежутки за короткие интервалы времени, в течение которых напряжение на промежутках U Um, то на выходе ускорителя частицы появляются не непрерывным потоком, а отдельными сгустками в тече- ние интервалов времени, малых по сравнению с периодом колебаний ускоряющего переменного поля. [c.212]

Очевидно, что процессы, возникающие при прохождении частиц через вещество, имеют исключительно важное практическое значение как для самой ядерной физики, так и для соприкасающихся с ней областей науки и техники. Без хорощего знания этих процессов нельзя понять методов регистрации ядерных частиц или, например, рассчитать толщину бетонной стены для радиационной защиты от ядерных излучений ускорителя частиц. [c.430]

Все ускорители подразделяются на непрерывные или непрерывного действия и импульсные. Ускоритель непрерывного действия создает равномерный во времени пучок. Из импульсного ускорителя частицы вылетают порциями — импульсами, Как правило, ускорители непрерывного действия дают более высокие токи, а импульсные ускорители — более высокие энергии. Интенсивность импульсного ускорителя характеризуется двумя параметрами количеством импульсов в секунду (или в минуту) и количеством частиц в отдельном импульсе. Очевидно, что средний ток j в импульсном ускорителе определяется формулой [c.469]

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]

Создавая все более мош,ные ускорители частиц, исследователи не исключают возможности осуществить деление нейтрона, получив таким образом новый источник и вид энергии — нейтронную или нуклонную . [c.38]

Образцы топлива или смазочного материала, помещенные в ампулы из алюминия, нержавеющей или мягкой стали и запаянные в вакууме, на воздухе или в инертной атмосфере, облучали на источнике рентгеновских лучей, ускорителях частиц, -источниках и в различных ядерных реакторах в контролируемых и неконтролируемых температурных условиях. Экспозиции облучения определяли с различной степенью точности, хотя истинные дозы облучения в большинстве случаев не были измерены. В тех немногих случаях, когда были сделаны попытки исследовать влияние некоторых упомянутых выше параметров (например, мощности дозы или типа источника излучения) на изменение свойств и эксплуатационных характеристик облучаемых объектов, было показано, что влияние таких параметров может быть существенным. Поэтому следует сделать вывод, что для большинства исследованных веществ результаты по радиационному воздействию, полученные в экспериментах первого типа, могут. служить только как общее руководство при разработке новых материалов и более чувствительных методов измерения. [c.116]

При помощи-ускорителей частиц, имеющихся сейчас на вооружении ядерной физики, к сожалению, нельзя получить всю необходимую нам энергию для ядерных реакций синтеза. Например, предположим, что в таком ускорителе с помощью пучка дейтронов энергией 1 МэВ бомбардируется мишень из дейтерия, первоначально имеющая комнатную температуру. Средняя кинетическая энергия ядер дейтерия в мишени при комнатной температуре составляет примерно 0,025 эВ (в каждом грамме мишени содержится около З-Ю таких ядер). В лучшем случае только 10% бомбардирующих дейтронов (пучок таких дейтронов может содержать всего около 10 частиц) будет вступать в ядерную реакцию синтеза с участием дейтронов мишени (возможно, лишь после многочисленных столкновений) и отдавать тем самым часть своей кинетической энергии на термоядерную реакцию. А остальные 90% не вступают в реакцию синтеза, хотя они также отдают некоторую часть своей энергии ядрам мишени (в принципе этот процесс близок к замедлению нейтронов в обычных ядерных реакторах). Вся выделившаяся энергия (и термоядерная, и кинетическая), поднимающая температуру мишени всего на несколько градусов, будет быстро уменьшаться в результате последующих столкновений (в которых, кроме дейтронов мишени, участвуют образующиеся нейтроны и гамма-кванты). Таким образом, бомбардировка дейтронами высоких энергий приводит в ускорителе лишь к тому, что эти дейтроны как бы растворяются в огромном количестве дейтронов мишени, обладающих низкой энергией. Оказывается, для того чтобы началась самоподдерживающаяся ядерная реакция синтеза, необходимо поднять температуру мишени до нескольких миллионов градусов. Только тогда беспорядочные столкновения, обусловленные тепловым движением дейтронов мишени, будут приводить к достаточно частым реакциям ядерного синтеза, чтобы выделившаяся энергия смогла превзойти энергию бомбардирующих дейтронов. Однако дам<е самые мощные современные ускорители не могут придать пучку бомбардирующих частиц энергию, способную разогреть мишень до [c.104]

Для проверки правомочности этого соотношения при комнатной температуре в воздушной среде на установке с центробежным ускорителем частиц были проведены опыты по износу образцов из стали 20 и органического стекла. [c.99]

Сверхпроводящие магниты используют для исследований в области физики высоких энергий, создания мощных магнитных кольцевых ускорителей частиц и систем управления движением пучков частиц на выходе из ускорителя. Сверхпроводящие магнитные системы применяют в жидководородных пузырьковых камерах, в которых по кривизне траекторий от пузырьков вскипающей жидкости определяют знак заряда и импульс пролетающих частиц. [c.830]

Энергия связи протонов и нейтронов в ядре равна в среднем 8-10 эв. Б ускорителях частицы приобретают значительно большие энергии, порядка 10 -f-10 эв. А некоторые частицы космического излучения несут энергии эв, что уже имеет порядок (1 10 ) эрг. [c.12]

Значение вакуумной техники для ускорителей частиц хорошо известно. С увеличением размеров ускорителей трудности задачи уплотнения быстро возрастают. Поскольку вакуумная система такого устройства динамична, до сих пор задача уплотнения решалась поддерживанием вакуума в системе непрерывной откачкой с помощью быстродействующих насосов (без ликвидации утечек). [c.24]

Быстро развивающаяся атомная, реактивная, ракетная и другие отрасли техники предъявляют к металлическим материалам и методам их исследования новые требования. В технике широко применяют металлические сплавы, обладающие сверхпроводимостью, интерметаллиды для создания магнитов с высокими полями, сплавы для различных электрических устройств, а также мощных ускорителей частиц. [c.4]

Исследование явлений сверхпроводимости в последнее пятидесятилетие завершилось большими достижениями в этой отрасли техники. Практическое использование сверхпроводящих лабораторных магнитов с высокими полями широко вошло в жизнь, в настоящее время, главным образом в США, прилагают большие усилия, чтобы создать более совершенные счетно-решающие машины, гироскопы, мощные ускорители частиц с магнитами из сверхпроводящих материалов [c.9]

До второй мировой войны для исследований по ядерной физике было создано несколько типов ускорителей частиц и ионов. Среди них изобретенный Э. Лоуренсом циклотрон. [c.48]

Процесс решения с помощью аналогового метода позволяет лучше понять проблему, чем решение той же задачи с помощью цифрового компьютера. Аналоговые компьютеры до сих пор используются для построения траекторий пучков в ускорителях частиц. Подстраивая узлы аналогового компьютера, конструктор может непосредственно наблюдать влияние непрерывных изменений при возбуждении линзы на форму пучка. [c.128]

ГИЙ в ускорителях частиц, накопительных кольцах, системах транспортировки пучка и т. п. [342]. Например, возбуждения в длинном ряде квадруполей, используемых в согласующих системах накопительных колец, можно искать таким образом, чтобы они минимизировали общую сумму бетатронных функций, измеренных у средней плоскости каждого квадруполя, обеспечивая, таким образом, оптимальное согласование пучка (разд. 10.4.5.1). Динамическое программирование можно применять для уменьшения аберраций в системах транспортировки пучка, для минимизации нелинейных эффектов в корректирующих мультиполях и т. д. [c.528]

Для ускорителей частиц мы ие можем уделить много внимания отдельным траекториям в пучке. Следовательно, удобна [c.573]

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]

Целью ускорителей частиц, масс- и бета спектрометров и спектрографов, анализаторов энергаи и т. д. является отклоне-шие пучка частиц на большие углы с тем, чтобы оптическая ось искривлялась Поскольку отклонение обычно зависит от энергии и от отношения заряда к массе частицы, оно применимо для разделения заряженных частиц в соответствии с их массами или энергиями, как разложение света оптическими призмами. Для этого можно использовать как электростатические, так и магнитные поля. Однако в случае больших отклонений оптическая система действует не только как призма, но обладает также и фокусирующим действием. Следовательно, электронно-ионная оптическая призма соответствует сочетанию призмы и линзы. [c.591]

Применение схем с падающим непродуваемым слоем (гл. 8) согласно проведенным расчетам можно использовать для пылевидных и плохо текучих материалов в качестве своеобразных ускорителей частиц перед вводом их в следующую теплообменную камеру, которая 386 [c.386]

Рис. 1.23. Ускоритель частиц высоких энергий—бэватрон в Беркли. Внизу справа — место ввода протонов.

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]

Помимо ускорителей частиц, существуют гораздо более простые и более дешевые устройства, которые со временем также смогут использоваться для инициирования самоподдерживаю-щейся термоядерной реакции. Это лазеры, с помощью которых можно облучать мишени из дейтерия световыми импульсами чрезвычайно сконцентрированной энергии Ч В настоящее время самые крупные лазерные установки, по-видимому, способны давать световые вспышки с энергией в импульсе, пока еще в 100 раз меньшей, чем та, которая необходима для самоподдерживающегося термоядерного процесса. Можно предположить, что уже в ближайшем будущем суперлазеры смогут инициировать неуправляемые термоядерные реакции в водородных бомбах. Сейчас наиболее известным (или, вернее сказать, общепризнанным) методом детонирования водородной бомбы является взрыв атомной бомбы, который обеспечивает получение температур, необходимых для начала термоядерной реакции (рис. 34). Поскольку продукты термоядерной реакции имеют очень низкий уровень радиоактивности, то все радиоактивные осадки, связанные со взрывом водородной бомбы, образуются при первоначальном атомном взрыве. Таким образом, не касаясь военных аспектов этой проблемы, можно сказать, что водородные бомбы, детонируемые лазером и лишенные тем самым радиоактивной опасности, предоставят заманчивую возможность мирного ис- [c.105]

Нейтронография, исследования проводятся в научных центрах, располагающих мощными нейтронными источниками — исследовательскими ядерными реакторами или ускорителями частиц с мишенью, производящей нейтроны. В СССР такими центрами являются ИАЭ, ОИЯИ (Дубна), ЛИЯФ (Гатчина) и др. Оси. зарубежные центры — Ин-т Лауэ — Ланжевена (Гренобль, Франция), Брукхейвенская нац. лаборатория (Нью-Йорк, США), лаборатория Резерфорда—Аплтон (Великобритания) и др. [c.284]

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]

Другой путь достижения макс. энергии заключается в отказе от азимутальной симметрии магн. поля. В таких ускорителях частицы попеременно пересекают области, в к-рых поле с увеличением радиуса растёт и уменьшается. При правильном выборе параметров в результате такого движения появляется вертикальная устойчивость даже при увеличивающейся с радиусом ср. индукции магн. поля. Укорители, построенные по этому принципу, наз. изохронными Ц, Изохронные Ц. работают при пост, частоте ускоряющего поля и поэтому способны выдавать большие токи ускоренных частиц. Азимутальное изменение магн. поля, совмец снное с радиальным, требует магн. полюсов сложной формы. Полюса изохронных Ц. обычно составляются из нсск. секторов или снабжаются спиралевидными гребнями. [c.429]

Из других научных работ, выполненных под руководством Е.С. Кузнецова, следует отметить работу И.Г. Крутиковой по расчету и оптимизации ускорителя частиц микротрона, который сооружал С.П. Капица в ИФП АН. Эти расчеты сыграли регааюгцую роль в создании микротрона ИФП. [c.768]

К сожалению, малая распространенность берил ЛИЯ-10 и малая скорость его 3-распада препятствуют приложению классических методов счета распадов к этому, по-видимому, идеальному изотопу. Тем не менее недавно развитые методы количественного изотопного анализа с использованием генератора Ван де-Граафа или аналогичного ему ускорителя частиц обещают устранить эти препятствия [16]. Уже до- стигнута [17] чувствительность лучше, чем 10 атомов,— количество, сравнимое с содержанием бериллия-10 в реальных образцах льда или морских осадков. Другие исследователи извлекли образцы мор- ских осадочных пород, представляющие собой неис каженную запись по меньшей мере за 100 ООО лет и имеются образцы льда, охватывающие период в несколько тысяч лет. Приложение новых методов анализа к этим образцам позволит подойти к исследованию солнечной активности с совершенно новой стороны. [c.219]

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]

Электронная и ионная оптика представляет собой одно из направлений физической электроники и заиимается проблемами формирования потоков заряженных частиц, управления ими, а также вопросами их применения. В самом названии отражен тот факт, что движение заряженных частиц в электромагнитных полях во многом подобно поведению световых лучей в не-однородных оптических средах. Электронная и ионная оптика — это обширнейшая область знаний с относительно короткой историей. Хотя аналогия между классической механикой и геометрической оптикой была установлена Гамильтоном еще в первой половине прошлого столетия, миру пришлось ждать почти сто лет, прежде чем в 1926 г. X. Буш [1] доказал возможность формирования электронно-оптических изображений. Список приложений электронной и ионной оптики велик. Электроннолучевые трубки и мониторы, электронные микроскопы, ускорители частиц, масс-спектрометры, микроволновые генераторы и усилительные лампы, а также электронно-лучевые технологии (такие, например, как сварка, сверление, плавка, резка, очистка, легирование) — все это хорошо известные классические приложения. Электронные и ионные микрозонды, анализаторы энергии, электронные спектрометры и ионные имплантаторы относятся к сравнительно недавним практическим результатам этого быстро развивающегося направления. Без электронной и ионной оптики сегодня нельзя обойтись в аналитической химии и при исследовании поверхностей. Новые приложения разработаны в области синтеза и преобразования энергии. Возрастающее значение этой области недавно отмечено Американским физическим обществом, при котором учреждена специальная тематическая группа по физике пучков и частиц. Электронной и ионной оптике посвящены тысячи статей и множество книг [2—51Ь]. [c.9]

В ходе приведенного обсуждения мы подчеркнули значение основной теоремы электронной и ионной оптики, полученной впервые Бушем [1] в 1926 г. Интересно, что первая электронная линза была изготовлена Е. Вихертом еще в 1899 г. Д. Габор повторил это открытие в 1924 г.. Вскоре появились последователи, а в 1931 г. М. Кнолль и Е. Руска построили первый электронный микроскоп. Спустя два года Е. Рус-ке удалось показать, что электронный микроскоп имеет более высокое разрешение, чем его оптический прототип. Последующие десятилетия засвидетельствовали ошеломляющий прогресс в данной области. Появились новые приложения, такие, как катодно-лучевые трубки, микроволновые генераторы и генераторные лампы, ускорители частиц, спектрометры, различные электронно- и ионно-лучевые устройства и технологии, что потребовало создания новых подходов, лучше сформированных и более мощных пучков. В наше время сложнейшие аналитические инструменты наряду с электронно- и ионно-лучевой литографией и тестированием определяют основные стимулы к дальнейшему развитию. Но всему этому положило начало от- [c.193]

В таких случаях могут быть применены другие виды симметрий, отличные от осевой. В некоторых случаях отступление от осевой симметрии даже необходимо. К примеру, рассмотрим снова ускоритель частиц высоких энеогий. Вследствие очень высокой скорости частиц для фокусировки пучка осесимметричными линзами потребуются сильные поля. Поле осесимметричной линзы в основном направлено вдоль оси (этот факт применяется в параксиальном приближении) и поперечные фокусирующие компоненты относительно невелики. Если необходим сильный фокусирующий эффект, то для этой цели намного луч-ще подходят квадруполи, поля которых почти перпендикулярны оптической оси. [c.556]

Периодическая последовательность квадруполей чередующихся полярностей (чередующаяся градиентная фокусировка [359]) используется в ускорителях частиц для трнспортировки пучков на большие расстояния с ограничением до заданных размеров в плоскости, перпендикулярной направлению его распространения. Если удовлетворяются определенные условия,, результирующим эффектом такой системы является фокусировка в обеих ортогональных плоскостях. Этот фокусирующий эффект, кроме того, может быть использован для компенсации рассеивающего влияния собственного пространственного заряда пучка [360]. [c.573]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...