ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ УСКОРИТЕЛИ Ускорение частиц в линейных ускорителях электронов

УСКОРЕНИЕ ЧАСТИЦ В ЛИНЕЙНЫХ УСКОРИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРОНОВ [c.19]

С увеличением тока ускоренных частиц в линейных электронных ускорителях начинает проявляться эффект укорочения импульса тока. Это явление состоит в том, что при повышении тока инжекции сверх некоторого предела импульс тока ускоренных электронов укорачивается со стороны заднего фронта импульса, за счет чего длительность импульса тока ускоренных электронов уменьшается по мере увеличения тока инжекции (рис. 32). [c.103]

Имеется достаточно большое количество факторов, влияющих на выходные характеристики пучка ускоренных частиц в линейном электронном ускорителе. Например, такие факторы, как нестабильность мощности и частоты питающих высокочастотных генераторов, изменение температуры диафрагмированного волновода, нестабильность напряжения силовой сети и другие, вызывают изменение выходных параметров пучка. Все эти явления можно описать с помощью рабочих характеристик. [c.111]

Хотя фазовое движение частиц в ускорителях может быть описано известными уравнениями фазовых колебаний, использование уравнения фазовых колебаний при исследовании продольного движения частиц в линейных ускорителях электронов мало эффективно. Объясняется это довольно быстрым увеличением массы электрона при ускорении, что приводит к необходимости решения дифференциального уравнения фазовых колебаний с быстро изменяющимися коэффициентами. [c.23]

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]

Современные ускорители могут обеспечивать также значительные токи ускоренных частиц. Крупнейшие из этих установок имеют колоссальные размеры и превратились в своеобразные гигантские фабрики, выдающие столь необычную продукцию. В Советском Союзе имеются уникальные ускорители на сверхвысокие энергии. Два из них работают в атомном центре под Москвой в городе Дубна. Дубненский синхроциклотрон ускоряет протоны до энергии 680 млн. эв, а синхрофазотрон дает возможность получать протоны с энергией 10 млрд. эе. В Харькове сооружен линейный ускоритель, в котором электроны, проходя ускоряющий волновод длиной 250 м, получают энергию около 2 млрд. эв. Под Серпу-ховым работает самый большой в мире протонный синхротрон на энергию 70 млрд. эв. Длина окружности магнитного кольца, в котором движутся ускоряемые протоны, составляет около 1,5 км. [c.7]

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]

Важным достоинством линейных ускорителей является отсутствие потерь на излучение, что имеет место в синхротронах. Другое преимущество ЛЭУ — большой ток ускоренных частиц. С помощью ЛЭУ можно ставить интересные опыты в области высоких энергий и интенсивностей, труднодоступных для-ускорителей других типов. Так, например, исследования по рассеянию электронов очень большой энергии на ядрах и отдельных нуклонах позволили сделать ценные выводы об их строении. [c.148]

По принципу действия протонные резонансные линейные ускорители не отличаются от электронных ускорителей, рассмотренных в первой части. Ускорение частиц осуществляется в электрическом поле бегущей электромагнитной волны, возбуждаемой в системе последовательно расположенных резонаторов или волноводов — ускоряющей системе. Для ускорения необходимо, чтобы частицы двигались вместе с положительными полуволнами, т. е. в среднем со скоростью, равной фазовой скорости ускоряющей волны. Фазовую скорость необходимо увеличивать вдоль ускорителя в соответствии с ростом энергии и скорости частиц. [c.152]

Реакции (у, п), фотонейтроны. Фотоны, испускаемые движущимися частицами в ускорителях, могут иметь энергии, намного превышающие 6 МэВ, и число возможных мишеней практически ничем на ограничено. Так, например, электроны, ускоренные в линейном ускорителе, при падении на толстую мишень вызывают тормозное излучение очень большой интенсивности, которое в свою очередь при облучении второй мишени приводит к образованию нейтронов. [c.254]

В книге рассматриваются линейные резонансные ускорители электронов, протонов и тяжелых ионов. Основное внимание уделено динамике частиц и описанию физических процессов при ускорении. Изложены основы расчета и описаны основные конструкции линейных ускорителей. [c.2]

Особенности ускорения электронов по сравнению с тяжелыми частицами объясняются их малой массой покоя. Это приводит к тому, что электроны на коротком начальном участке линейного ускорителя быстро набирают скорость, величина которой приближается к скорости света в свободном пространстве. [c.19]

Захват электронов в режим синхротронного ускорения возможен при достижении релятивистских скоростей частиц, ибо синхротронная равновесная орбита, по которой электрон движется с постоянной средней угловой частотой и медленно-меняющимся радиусом, требует уже в начальном периоде, чтобы энергия частицы была релятивистской Е>т с ). Поэтому синхротронному режиму ускорения предшествует предварительный этап ускорения — либо бетатронный, либо ог специального инжектора типа линейного ускорителя, или мик- [c.46]

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]

Альварец считает, что для ускорения электронов до 300 Мэе потребуется система длиной 450 м. Такой линейный ускоритель протонов длиной в несколько метров в Беркли дал пучок частиц с энергией 32 Мэе (фиг. 29 и 40). [c.79]

Наибольшее распространение нашли ускорители электронов— бетатроны (рис. 5), в которых ускорение электронов происходит при их движении по круговой орбите в возрастающем магнитном поле. В конце цикла ускорения электроны смещаются со своей орбиты и попадают на мишень, при этом генерируется тормозное рентгеновское излучение. Ускорение электронов в линейном ускорителе (рис. 6), названном так по форме траектории ускоряемых частиц, пgOj xoдит в прямом волново- [c.17]

В этом случае электроны движутся в вакууме и проходят в виде электронного пучка через область пространственно-модулирован-ного магнитного поля (рис. 2.32). Под действием силы Лоренца они периодически отклоняются. Из классической электродинамики хорошо известно, что отклоняемые, т. е. движущиеся с ускорением, заряженные частицы испускают электромагнитные волны. За счет коллективного излучения большого числа электронов возможна генерация лазерного света. Преимуществом такой системы, которая была реализована, например, на линейном ускорителе Стан-фордского университета, является ее перестраиваемость, которая может осуществляться путем непрерывного изменения напряженности магнитного поля. [c.63]

Процесс ускорения в линейном ускорителе с диафрагмированным волноводом происходит следующим образом. Электроны редвари-тельно ускоренные в инжекторе, вводятся в начальную часть диафрагмированного волновода. При этом скорость инжектированных частиц меньше скорости света. При взаимодействии с ускоряющей волной внутри диафрагмированного волновода они не только ускоряются, но и группируются в отдельные сгустки. Такие сгустки электронов образуются в каждой волне электромагнитного поля и движутся вместе с ускоряющей волной вдоль волновода. Группировка в основном заканчивается при достижении частицами энергии 3 Мэе и соответственно скорости, достаточно близкой к скорости света. Таким образом, для начальной части ускорителя характерно возрастание скорости электронов от скорости инжекции до величины, близкой к скорости света, и группировка электронов в сгустки. [c.19]

Рассмотрим причины, обусловливающие то или иное значение этого важного параметра. Обычно желательно иметь ускоритель наименьшей длины, потому что уменьшение габаритов ускорителя и помещения снижает стоимость работ, связанных с созданием машины и лаборатории. Отсюда следует, что параметр аД надо брать небольшим, так как уменьшение отверстия в диафрагме увеличивает напряженность ускоряющего поля, а следовательно, и прирост энергии на единицу длины. Однако одновременно возникают отрицательные явления увеличивается затухание в волноводе, снижается электронный к. п. д., уменьшается полоса пропускания волновода и, самое главное, резко возрастает дисперсность волновода. В результате небольшие колебания частоты источника питания вызьтают значительное изменение фазовой скорости, что влечет за собой скольжение сгустка частиц по фазе относительно волны и приводит к уменьшению энергии электронов на выходе ускорителя. Для оценки этого явления воспользуемся формулой, полученной ранее в предположении, что амплитуда напряженности ускоряющей волны постоянна, сгусток в начале ускорителя расположен на вершине волны, а также, что при изменении скорости волны фаза сгустка частиц изменяется линейно с расстоянием. Тогда относительное изменение энергии частиц в зависимости от величины изменения фазы за время ускорения оценивается по формуле (2.60) [c.108]

Ускорение электронов в линейном ускорителе, названном так по форме траектории ускоряемых частиц, происходит в прямом волноводе благодаря осевому электрическому полю, создаваемому высокочастотным генератором. Большинство ускорителей работает в десятисантиметровом диапазоне длин волн. На конце волновода электроны ударяют в мишень, генерирующую тормозное рентгеновское излучение. Ускорители обеспечивают получение излучения с максимальной энергией 1,5—30 МэВ (О. А. Вальд-нер и др.). [c.95]

ПЛАЗМЕННАЯ ЧАСТОТА — частота ленгмюровских колебаний, называемых также плазменными колебаниями и продольными (к II Е) колебаниями пространственного заряда Юр = У4лпе /т , п — плотность, е и — заряд и масса электрона, к — волновой вектор, Е — электрич. поле, вызываемое разделением зарядов. В холодной плазме (Tg = Ti) ленгмюровские колебания не обладают дисперсией, т. в. П. ч. Шр не зависит от длины волны. Подробнее см, в ст. Волны в плазме. ПЛАЗМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — раздел физики плазмы, изучающий коллективные взаимодействия плотных потоков (пучков) заряж. частиц с плазмой и газом, приводящие к возбуждению в системе линейных и нелинейных эл.-магн. вола и колебаний, и использование эффектов такого взаимодействия. Прикладные задачи, к-рые ставит и решает П. э., определяют её осн, разделы плазменная СВЧ-электроника, изучающая возбуждение в плазме интенсивного когерентного эл.-магн. излучения, начиная от радио-и вплоть до оптич. диапазона длин вола плазменные ускорители, осн. на явлении коллективного ускорения тяжёлых заряж. частиц электронными пучками и волнами в плазме плазменно-пучковый разряд, основанный на коллективном механизме взаимодействия плотных п.уч-кон заряж. частиц с газом турбулентный нагрев плазмы плотными пучками заряж. частиц и коллективные процессы при транспортировке и фокусировке пучков в проблеме УТС (см. Ионный термоядерный синтез) неравновесная плазмохимия, изучающая процессы образования возбуждённых молекул, атомов и ионов при коллективном взаимодействии пучков заряж. частиц с газом и плазмой. [c.606]

Линейный ускоритель электронов в качестве импульсного источника фото-нейтронов для нейтронного спектрометра был предложен еще в 1951 [8], но только в связи с созданием сильноточных ускорителей опи стали успешно конкурировать с ядерными реакторами. Нейтроны можно получать бомбардировкой мишеней из различных элементов ускоренными заряженными частицами (р, (1, I, а). Часто пользуются следующими реакциями Вов((1, п)В1 . Большое сеченне реакци.и делает ее важ110йпшм источником нейтронов, если энергия дейтронов>1 Мае. Эиергетич. спектр нейтронов лежит в интервале 1—6 Мае (рис. 8) [6]. [c.394]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...