ID: 22684

Название работы: Принцип роботи прискорювачів заряджених частинок

Категория: Доклад

Предметная область: Физика

Описание: 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.

Язык: Украинкский

Дата добавления: 2013-08-04

Размер файла: 42 KB

Работу скачали: 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 з’являється 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