22684

Принцип роботи прискорювачів заряджених частинок

Доклад

Физика

2 R радіус орбіти частинки в магнітному полі m маса чки c швидкість світла H напруження магн. Металева сфера заряджена до великого потенціалу і частинки виходять з неї через трубку; енергія частинок десь 28 Мев. Підвищення енергії частинки частинки майже вдвічі можливе при використанні каскадних електростатичних прискорювачів. Циклотрон складається з секторних електродів дуантів перпендикулярно до яких прикладено сильне однорідне магнітне поле яке потрібне для задання циклічної траєкторії частинки.

Украинкский

2013-08-04

42 KB

2 чел.

49.Принцип роботи прискорювачів заряджених частинок.

Прискорювач – пристрій, за допомогою якого частинкам надається енергія. В прискорювачах на частинку діють електромагнітні сили (електричне поле діє вздовж руху, а магнітне – перпендикулярно ):

(1) , де W - енергія ч-ки, e - заряд ч-ки,  E- напруження ел. поля, - швидкість.

(2)  , R – радіус орбіти частинки в магнітному полі, m – маса ч-ки, c- швидкість світла, H – напруження магн. поля. (3) , Т – період руху.

За принципом роботи прискорювачі діляться на такі: прямої і багатократної дії. Багатократні бувають лінійні і циклічні.

Прямий прискорювач: генератор Ван-де-Граафа , прискорення статичним електричним полем. Металева сфера заряджена до великого потенціалу і частинки виходять з неї через трубку; енергія частинок десь 2-8 Мев.

Але неможливо створити велику напруженість електричного поля в повітрі (при атмосферному тиску напруженість обмежена величиною 30кВ/см). Підвищення енергії частинки частинки майже вдвічі можливе при використанні каскадних електростатичних прискорювачів. В першому каскаді  відбувається  прискорення  від’ємних іонів. Між каскадами іони перезаряджаються, проходячи крізь фольгу (яка здирає з іонів 2 електрона), і маючи заряд +  починають відштовхув. від цього ж електрода. Ці прискорювачі називаються тандемами. Енергію, яку можна отримати – до 25 МеВ.

Лінійний прискорювач.(ЛП)   Камера ЛП – хвилевод з хвилею електричного типу (є компонента електричного поля паралельна осі прискорювача, ОХ ), в хвилеводі є металеві екрануючі трубки: коли частинка не в трубці, вона прискорюється вздовж хвилевода, а в трубці рухається вільно (трубка екранує гальмуючу компоненту прискорюючого поля – поле не діє на частинку в трубці).

Циклічні прискорювачі  .

Циклотрон – складається з секторних електродів (дуантів), перпендикулярно до яких прикладено сильне однорідне магнітне поле, яке потрібне для задання циклічної траєкторії частинки. Між електродами створюється імпульсне електричне поле, яке і прискорює частинки, що розкручуються по спіралі з центра. З рівняння (2) видно, що радіус орбіти  R ~ швидкості частинки v;  період обертання Т (див (2) та (3)) не залежить від енергії частинки. Для врахування релятив. ефектів (коли частинці надали велику енергію) існують різні модифікації циклотрона:

  •  Фазотрон – прискорюєче електричне поле має змінну частоту
  •  Синхротрон – змінюють з часом магнітне поле
  •  Синхрофазотрон – змінюють як електричне, так і магнітне поля
  •  Ізохронний циклотрон – магнітне та електричні поля не змінюють свої хар-ки з часом; міняється лише геометрія магнітного поля (градієнт вздовж радіуса прискорювача) так, щоб Т=const  для довільної енергії частинки.

Бетатрон. Ідея прискорення заряджених частинок електричним полем, яке породжується змінним магнітним полем.

Основна складова – потужний електромагніт, обмотка якого живиться змінним струмом з частотою сотні МГц. Між полюсами – тороідальна камера, в якій високий вакуум. При зміні магн потоку зявляється вихрове ел поле і на кожний електрон в камері діє сила eE.

Лінії напруженності ел поля замкнуті, так що напрям сили буде весь час співпадати з напрямом руху. Електрони, обертаючись в камері, будуть збільшувати свою енергію. Маг поле виконує 2 функції: 1) джерело ел поля, в якому прискорюються частинки, 2) утримує частинки на  орбіті, розвертаючи їх. Енергія електрона буде зростати, тому щоб утримувати електрони на орбіті, треба збільшувати маг поле.

Є ще один різновид прискорювачів – колайдери (прискорювачі на зустрічних пучках), в яких витрачається енергія не на розгін центра мас, а повністю йде в кінетичну енергію пучків, що рухаються назустріч один одному.


Розподіл маг поля

0,5

B

r

Вакуумна камера

електр. поле


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13376. Поняття компютерної мережі та їх класифікація 6.27 MB
  исципліна Інформаційні технології та ТЗН Теоретичний матеріал. Поняття компютерної мережі та їх класифікація. Під компютерною мережею розуміють сукупність взаємозалежних через канали передачі даних компютерів що забезпечують користувачів засоб...
13377. Використання пошукових систем та тематичних каталогів при роботі з навчальною інформацією у мережі Internet 50 KB
  Автори: Бондар Н.П. Глушак О.М. Дисципліна Інформаційні технології та ТЗН ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3 21. Тема: Використання пошукових систем та тематичних каталогів при роботі з навчальною інформацією у мережі Internet. Мета: Сформувати практичні вміння та навич
13378. Пошук інформації в Інтернет 780 KB
  Автори: Бондар Н.П. Глушак О.М.Дисципліна Інформаційні технології та ТЗН Теоретичний матеріал. Пошук інформації в Інтернет. В Інтернет розміщено кілька мільярдів документів у вигляді вебсторінок. Для швидкого пошуку інформації у мережі використовуєт...
13379. Словники перекладачі енциклопедії електронні бібліотеки освітні ресурси 68.5 KB
  Тема: Словники перекладачі енциклопедії електронні бібліотеки освітні ресурси. Мета: Сформувати практичні вміння та навички роботи в мережі Internet. ...
13380. Сформувати практичні вміння та навички роботи в електронній пошті 42.5 KB
  исципліна Інформаційні технології та ТЗН ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 20. Тема: Робота з електронною поштою. Мета: Сформувати практичні вміння та навички роботи в електронній пошті. Основні поняття: email; поштовий се
13381. Електронна пошта email. Електронне спілкування 187.5 KB
  Автори: Бондар Н.П. Глушак О.М.Дисципліна Інформаційні технології та ТЗН Теоретичний матеріал Електронна пошта email це швидкий та зручний засіб спілкування. Електронну пошту можна використовувати для: Надсилання й отримання текстових повідомл
13382. ЗНАКОМСТВО С PHOTOSHOP. Растровые графические редакторы 39.09 KB
  Растровые графические редакторы. Работа с растровой графикой Растровая графика представляет изображения в виде массива цифр. Поэтому при большом увеличении все точечные изображения выглядят как мозаика или се
13383. Створення публікацій за допомогою програми Publisher 800.5 KB
  Лабораторна робота № 17 Тема: Створення публікацій за допомогою програми Publisher Мета: Сформувати практичні вміння та навички роботи в програмі Publisher Засвоїти поняття: сценарій публікація рамка текстова рамка шаблон цвіто...
13384. Основи роботи з векторною графікою. Середовище CorelDraw 13.44 MB
  Лабораторна робота № 1 Тема: Основи роботи з векторною графікою. Середовище CorelDraw Мета: Освоїти основні прийоми роботи в середовищі CorelDraw. Навчитися користуватися головним меню програми панелями інструментів та атрибутів. Навчитися будувати основі фігури трансформ...