Ускорители тяжелых ионов

В ускорителях непосредственно ускоряются лишь стабильные заряженные частицы, входящие в состав земной коры. Поскольку основной интерес для физики представляют элементарные акты взаимодействия, то в большинстве ускорителей получают пучки протонов или электронов. Используются пучки дейтронов и а-частиц,. Имеется также небольшое количество ускорителей тяжелых ионов, таких, как многократно заряженные ионы углерода, азота, кислорода и более тяжелых ядер. Решена задача создания достаточно интенсивных источников для ускорителей позитронов и антипротонов. [c.467]

Пусть переход от протонов или ионов с некоторыми значениями массы покоя и заряда е к ионам с другими значениями Шд и е осуществляется при сохранении прежних значений фазовой скорости и равновесной скорости частиц. Тогда энергия частиц в любом месте ускорителя, в том числе энергия инжекции и выходная энергия, должна измениться пропорционально Шд, т, е. пропорционально числу нуклонов в ядре иона. Поэтому ускорители тяжелых ионов характеризуют величиной энергии на нуклон. Если при изменении рода ионов желательно сохранить прежние значения равновесной фазы, периода фокусировки и параметров Л, G (9.16), то необходимо изменить амплитуду ускоряющей волны и градиенты поля в линзах В пропорционально [c.216]

Так, в одном из ускорителей тяжелых ионов оказалось [c.217]

Ускорители тяжелых ионов [c.30]

Направление инерционного термоядерного синтеза, основанное на использовании интенсивных пучков тяжелых ионов, в настоящее время рассматривается как одно из наиболее перспективных с точки зрения создания термоядерной электростанции на принципах ИТС. Основанием для такой оценки является ряд известных преимуществ ускорителей тяжелых ионов [c.30]

Ускорители тяжелых ионов 31 [c.31]

Разработка концепций мощного ускорителя-драйвера является одной из наиболее важных областей научно-исследовательских работ по ИТС. Подходы европейских групп, включая российские, и групп из США при этом различаются. Требуемые уровни энергии тяжелых (А - 200 а.е.м.) ионов (5-10 ГэВ) и суммарных токов пучков ( 50 кА) не позволяют использовать такие ускорители тяжелых ионов, как циклотроны или синхротроны, из-за ограничений по току и низкого КПД. В настоящее время рассматриваются два типа ускорителей-драйверов, способных обеспечить решение этих задач. Если европейские разработчики концентрируются на схемах, основанных на использовании линейных резонансных ускорителей с накопительными кольцами, то американские ученые делают ставку на использование индукционных линейных ускорителей. [c.31]

Взаимодействие сторонних частиц и ПВА со средой в общем случае представляет собой очень сложный процесс коллективного взаимодействия одновременно большого числа частиц различных видов. Поэтому единственно возможным путем адекватного описания этого процесса является построение моделей, доступных для исследования и дающих удовлетворительное согласие с экспериментом. Из-за большого разнообразия частиц, участвующих в создании радиационных повреждений как в реальных условиях, так и в экспериментах по имитации реакторного облучения на ускорителях, а также из-за качественного различия характера взаимодействия при высоких и низких энергиях должно существовать несколько моделей. Но поскольку большую часть частиц, участвующих в создании радиационного повреждения, составляют, как правило, тяжелые ионы с начальными энергиями порядка 1 кэВ и выше, то в качестве основы удобно сформулировать физические допущения, формирующие модель взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом. Все остальные модели будут учтены путем указания пределов применимости основных допущений и тех, к которым следует переходить в случаях неприменимости основных. [c.22]

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]

Первый ускоритель тяжелых частиц (протоны, многозарядные ионы), основанный на принципе цикличности, был сооружен Э. Лоуренсом в 1930 г. Это был магнитный резонансный ускоритель — циклотрон. Генератор высокочастотного электрического поля, сообщающий энергию заряженным частицам, работал в этом ускорителе с постоянной частотой, равной частоте обращения заряда по окружности [c.19]

К более поздним идеям (конец 70>х годов) в ИТС относятся предложения использовать для целей ИТС ускорители интенсивных пучков тяжелых ионов, разработанные для экспериментов по физике высоких энергий. Эти идеи основаны не только на том, что такие пучки частиц чрезвычайно эффективно взаимодействуют с веществом термоядерных мишеней, но также на том, что мощные токовые импульсы можно получать на основе известных технологий, разработанных для исследований в области физики высоких энергий. [c.30]

Мощный тяжелоионный драйвер. Концепция энергетической установки с многослойной цилиндрической мишенью и системой быстрого поджига основана на использовании мощного тяжелоионного драйвера нового типа. Под драйвером нового типа [26, 29-33] подразумевается ускоритель, в котором в качестве тяжелых ионов используются ионы четырёх чётных изотопов платины с энергией 100 ГэВ, в отличие от рассматриваемых ранее ускорителей-драйверов, в которых энергия ионов менее 10 ГэВ [34-35]. Так как мощность пучка растёт пропорционально квадрату энергии иона, то для ускорителя-драйвера с энергией ионов 100 ГэВ она может достигать 10 ТВт. При столь высокой мощности один пучок может передать мишени всю необходимую энергию (вместо 20-50 пучков, требуемых при энергии ионов 5-10 ГэВ). Поскольку с ростом энергии ионов увеличивается их пробег [c.107]

Ускорители — основные источники частиц, применяемые в настоящее время (VI.4.16.Г). Они формируют интенсивные пучки заряженных частиц (электронов, протонов и тяжелых ионов) с высокими энергиями. Максимальная эиергия электронов, достигнутая в лаборатории, составляет 35 ГэВ, максимальная энергия протонов —1000 ГэВ. При взаимодействии первичного пучка от ускорителя с мишенью получаются вторичные, третичные и т. д. пучки, содержащие элементарные частицы и атомные ядра, не существующие в природе. [c.515]

ТЯЖЁЛЫХ ионов УСКОРИТЕЛИ —мощные ускорит, установки, предназначенные для получения интенсивных пучков тяжёлых ионов элементов тяжелее лития) в широком диапазоне масс и энергий. Использование пучков ускоренных тяжёлых ионов стало в кон. 20 в. осн. методом исследований в области ядерной физики. Тяжёлые ионы используются в изучении деления ядер, свойств ядер вблизи границы устойчивости, в исследовании механизма взаимодействия сложных ядерных систем, состоящих из большого числа нуклонов, в к-рых проявляются коллективные эффекты, связанные со свойствами ядерной материи. Это позволяет получать важную физ. информацию не только в области ядерной физики, но и в физике твёрдого тела, астрофизике и др. Реакции с тяжёлыми ионами дают принципиальные возможности для синтеза тяжёлых элементов, включая синтез и изучение свойств сверхтяжёлых элементов. [c.196]

Говоря о протонных ускорителях, мы одновременно будем иметь в виду также и аналогичные им по устройству и действию линейные ускорители более тяжелых и многозарядных ионов. Между ионными и протонными ускорителями имеются лишь определенные количественные различия, которые будут рассмотрены в 9.8. [c.152]

По сравнению с системами УТС с магнитным удержанием важнейшим преимуществом ИТС является пространственное разделение камеры реактора ИТС с драйвером пучки ионов от ускорителя или лучи лазеров могут транспортироваться на значительные расстояния до ввода в камеру реактора. Это обстоятельство имеет огромное экономическое значение — один драйвер, работающий с частотой 10 Гц, может обслуживать несколько реакторных камер. В системах магнитного удержания камера реактора неизбежно объединена в одном объёме с системами нагрева и удержания плазмы. Кроме того, количество трития, необходимого для обеспечения работы токамака-реактора, измеряется килограммами, при коэффициенте выгорания 1 %. В единичном микровзрыве будет использоваться 1 мг трития при коэффициенте выгорания 30%. Таким образом, одновременно в камере реактора (в аварийно наиболее опасной зоне энергоустановки) будет находиться весьма малое количество трития. Геометрия ввода греющих пучков от драйвера в камеру реактора и ее конструкция таковы, что появляется возможность использования жидкой стенки , которая воспринимает первичный удар продуктов микровзрыва и снижает активацию конструкционных материалов. В то же время следует отметить, что импульсный режим работы реактора ИТС создает более тяжелые условия для материалов первой стенки и всей конструкции реакторной камеры. [c.15]

Ядерные реакции, помимо нейтронов, вызываются заряженными частицами протонами (ядрами обычного водорода), Дейтонами (дейтронами) (ядрами тяжелого водорода iD), а-частицами (ядрами гелия аНе), многозарядными ионами тяжелых химических элементов. Источниками заряженных частиц могут быть естественно-радиоактивные химические элементы (VI.4.4.Г), ускорители (VI.4.16.r) космическое излучение. Ядерные реакции могут также происходить под действием у-квантов — фотоядерные реакции [ядерный фотоэффект). [c.485]

Элементу было присвоено наименование Н. (Nobelium, Л о). Тщательные попытки воспроизвести этот рез ль-тат в опытах на лпнейпом ускорителе тяжелых ионов в Серкли, несмотря на наличие более благоприятных, чем в Стокгольме, экспериментальных условий, пе увенчались успехом. Между тем осенью 1957 элемент Л 102 (ио-впдимому, в виде 102253 с энергией а-ча-стиц 8,8 0,5 Мэе, но 7 i <30 сек.) был, видимо, [c.432]

По всей вероятности, сильное уменьшение высоты барьера, препятствующего делению ядер, не позволяет получать сверхтяжелые ядра с 7 = ПО и более. При рассеянии ядер со средними значениями масс (например, Аг, Са, Т1, Сг, Ре) на свинце и висмуте образуются тяжелые ядра с очень малыми энергиями возбуждения, намного меньшими, чем в случае рассеяния их на актиноидах, имеющих большую массу. Это позволяет достичь значения Е = 106, при котором высота потенциального барьера деления составляет 1,5— 2,5 МэВ. Таким способом были получены ядра 107 и 109 на ускорителе тяжелых ионов Унилак в Дармштадте. Эти четночетные ядра являются источниками а-частиц. Сравнительно недавно было синтезировано ядро 108 также на ускорителе Унилак. В качестве бомбардирующих частиц использовались ядра железа Ре, а в качестве мишени — ядра свинца РЬ. В результате соударений вначале образовывались ядра 108, которые спустя 10 с охлаждались , испуская нейтрон, и превращались в ядра элемента 108 со средним временем жизни около 2,4 мс. [c.177]

Рис. 9 9. Основные ускорители тяжелых ионов, зависимость максимальной энергии (МэБ/нуклон) массового числа ускоряемых нонов.

Открытие изотопа Ч08 на ускорителе тяжелых ионов Уни-лак (в Дармштадте). [c.309]

ИЛ, Ионное легирование (имплантация) поверхности становится возможным при больших энергиях бомбардирующих ионов. Ускорители, дающие пучки ионов бора с энергией в несколько сот килоэлек-1 ронвольт, позволяют получить глубину имплантации в кремний всего 1 мкм. Для более тяжелых ионов и больших глубин имплантации требуются более мощные ускорители. Можно вбивать атомы любого элемента в любой материал. [c.496]

Для получения тяжелых ионов можно использовать источники с дуговым разрядом в парах материалов электродов. В установках с такими источниками используются ионные пучки и ускоренная плазма. Плазменные ускорители применяют, например, для высокоскоростного нанесения пленок, откачки газов. Они экономичны, высокопроизводительны, универсальны. В некоторых случаях находят применение лазерные ионные источники, в которых разброс ионов по энергиям составляет 0,2...0,5 эВ, искровые ионные источники, позволяющие лолучать многозарядные ионы, но отличающиеся невысокой стабильностью ионного тока источники с тлеющим разрядом, в которых обеспечивается высокая плотность тока, но затруднено измерение энергии ионов и невелика глубина их проникновения. [c.442]

Кроме открытия нейтрона и позитрона 1932 г. был ознаменован еще одним важным достижением. Кокрофт и Уолтон построили установку для искусственного ускорения протонов и впервые наблюдали расщепление ядер лития под действием ускоренных частиц. С этого времени в руках физиков появилось мощное средство преобразования атомного ядра. Дальнейшее развитие ускорительной техники позволило ускорять электроны, дейтоны, а-частицы, а в последнее время и ионы более тяжелых элементов, таких, как азот, кислород, неон. Кроме того, во вторичных процессах с помощью ускорителей могут быть получены также быстрые нейтроны и уквангы высокой энергии. [c.22]

Реже для исследования зернограничной сегрегации применяют метод спектроскопии обратного рассеяния ионов [31, 272]. В этом случае пучок ионов или с энергией 2 МэВ, полученный в ускорителе Ван де Граафа, ударяет в поверхность межзеренного излома. Часть ионов, проникших в приповерхностный слой, испытывает обратное рассеяние на атомах образца. При заданном угле рассеяния энергия рассеянных ионов связана с массой рассеивающих атомов чем больше масса, тем выше энергия. Приме> ение этого метода ограничено тем, что он позволяет с удовлетворительной чувствительностью определять сегрегацию только тех элементов, атомы которых тяжелее атомов матрицы. Кроме тогр, его разрешение по глубине (с 100 атомных слоев) значительнохуже чем у методов фотоэлектронной и Оже-спектроскопии. Однако метод спектроскопии обратного рассеяния ионов имеет и свои преимущества он прямо, без какого-либо пересчета и без использования эталонов, дает количественные результаты его чувствительность для тьжелых элементов (например, сурьмы в железе) даже выше, чем в случае Оже-спектроскопии большая глубина проникновения обладающих высокой энергией ( 2 МэВ) первичных ионов в поверхностный слой образца позволяет проводить прямой анализ зернограничной сегрегации на глубинах более нескольких первых атомных слоев без каких-либо опасений по поводу загрязнения анализируемой поверхности остаточными газами. Следовательно, проведение анализа этим методом не требует ни разрушения образца в камере спектрометра, ни поддержания сверхвысокого вакуума. Метод спектроскопии обратного рассеяния ионов с успехом применен в серии работ [31, 276], посвященных изучению зернограничной сегрегации сурьмы в марганцовистых сталях. [c.33]

Развитие этих идей получило завершение в линейном резонансном ускорителе, созданном в 1931 г. Слоаном и Лоуренсом. Кинетическая энергия частиц была доведена в нем до 1,26 млн. эв. Для ускорения Слоан и Лоуренс использовали ионы ртути как обладающие большой массой (примерно в 200 раз тяжелее протона). Это обстоятельство было использовано в связи с тем, что длина ускорителя обратно пропорциональна корню квадратному из массы ускоря- [c.8]

На рис. 9.9 приведены энергетические характеристики некоторых ускорителей ионов, позволяющих разгонять ядра до энергий от 10 до 200 МэВ на нуклон. Национальный ускоритель Жаниль (Кан, Франция) дает в пучке 10 ион/с в случае легких ядер и 10 ион/с в случае тяжелых ядер с дисперсией по энергии 0,001. [c.244]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...