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

78771. Эксплуатация судовых вспомогательных и утилизационных котлов 480.17 KB
  Специфика морского транспорта как сферы экономики заключается в том, что он сам не производит продукцию, а только участвует в ее создании, обеспечивая производство сырьем, материалами, оборудованием и доставляя готовую продукцию потребителю.
78772. Изучение форм бухгалтерской отчетности ЗАО «Восход» 666.5 KB
  Цель работы состояла в изучении форм бухгалтерской отчетности конкретного сельскохозяйственного предприятия, выявление возможных направлений улучшения организации ее составления и использования для совершенствования управленческой деятельности в соответствующем хозяйстве.
78773. Облік процесу запасів процесу виробництва 244 KB
  Підприємницька діяльність можлива різних видів: виробнича, комерційна або грошово-кредитна. Згідно з цим запаси діяльності такі: у першому випадку – різні речовини та сили природи: сировина, матеріали (основні, допоміжні паливні, мастильний тощо), у другому – готова продукція виробничої сфери...
78774. Элементы окна меню Mozilla Firefox 2.94 MB
  Браузер — это программное обеспечение для просмотра Web-страниц. В настоящее время существует богатый выбор различных браузеров. Наиболее популярными являются Internet Explorer, Mozilla Firefox, Apple Safari, Netscape, Opera. Web-страница — электронный документ, в котором кроме текста содержатся специальные...
78775. Вклады физических лиц 307.43 KB
  У Сбербанка России практически отсутствуют конкуренты среди банков в небольших городах, посёлках и райцентрах, да и во многих областных центрах тоже. Сбербанк имеет около 20 тысяч подразделений по всей стране, и такого количества филиалов по стране нет ни у одного из банков России.
78776. Исследования сущности и содержания избирательного процесса в Российской Федерации 124.56 KB
  Федеральными законами с учетом требований международных правовых стандартов были закреплены гарантии права граждан на участие в периодических, свободных и справедливых выборах. С этого времени наша страна прошла большой путь, сопровождаемый конфликтами и потрясениями.
78777. Психолого-педагогическое сопровождение развития компонентов самосознания у старшеклассников 2.18 MB
  В каждом человеке заложено стремление к самоактуализации самораскрытию которое невозможно без осознание себя как личности и осознания своего места в мире. Зарубежная психологическая наука имеет богатую историю исследования самосознания личности.
78778. Цеолитный катализатор селективного восстановления монооксида азота Mn-Fe/Beta: спектральное и каталитическое исследование 4.18 MB
  Простым и дешёвым способом контроля содержания оксидов азота в отработанных газах является очистка исходной смеси от азотсодержащих соединений. Однако этот способ неприменим для уже существующих двигателей и установок на заводах. Наиболее дорогим, но способным полностью...
78779. ІНСТРУМЕНТАЛЬНИЙ АСПЕКТ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГЛОБАЛІЗАЦІЇ НА ФОРМУВАННЯ ДЕРЖАВНОЇ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ПОЛІТИКИ 165.5 KB
  На сьогоднішній день практика становлення державної інформаційної політики випереджає процес її теоретичного осмислення. Цей процес знаходиться в прямій залежності від процесів наукової обгрунтованості та ефективності політичної ідеології держави, її світоглядного забезпечення.