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

5151. Общая характеристика методов проектирования систем и типовые модели анализа и синтеза 114.5 KB
  Основные положения проектирования сложных систем. Проектирование имеет целью обеспечить эффективное функционирование и взаимодействие системы в среде её практической деятельности. Именно качественное проектирование обеспечивает создание такой сис...
5152. Регулирование деятельности в области воздушных перевозок 59.5 KB
  Регулирование деятельности в области воздушных перевозок Регулированием является выдача официального указания по созданию и поддержания желаемой степени порядка. Всякое регулирование включает процесс регулирования, различные виды деятельности людей...
5153. Технологическая подготовка машиностроительного производства 58.5 KB
  Технологическая подготовка машиностроительного производства. Содержание дисциплины. Выписка из ГОСВПО Требования к обязательному минимуму содержания по дисциплине ОПДФ.03.02. Технология конструкционных материалов: Тех...
5154. Технологическая характеристика заготовительных процессов 1.86 MB
  Технологическая характеристика заготовительных процессов. Методы получения заготовок Детали машин изготавливаются либо из полуфабрикатов, полученных отрезкой из сортового проката различной формы (круга, шестигранника, листа и т.д.) или из заготов...
5156. Рушійні сили економічного прогресу: протиріччя, потреби, стимули, інтереси 2.09 MB
  3 виникнення політичної економи представники її різних напрямів, шкіл і течій намагалися з'ясувати рушійні сили розвитку економіки. Так, причини розвитку суспільства, в тому числі економіки, вони вбачали у зростанні населення, географічному середовищі, прогресі техніки, психобіологічних...
5157. Будущее железнодорожных вокзалов 156.5 KB
  Будущее железнодорожных вокзалов. Железные дороги и вокзалы оказывают заметное влияние на развитие городов, вносят изменения в их структуру. В свою очередь, город предъявляет все более новые требования к решениям транспортных узлов и комплексам вокз...
5158. Расчет и выбор посадок подшипников качения 67 KB
  ЗАДАНО: Условное обозначение подшипника 1216 класс точности 0 нагрузка радиальная корпус вращается: характер нагрузки - (тяжелый). 1. Расшифровать условное обозначение подшипника: 1216 — подшипник шариковый радиальный сферический двухря...
5159. Определение гранулометрического (зернового) состава грунта 61 KB
  Определение гранулометрического (зернового) состава грунта. Цель работы: определить вид и степень неоднородности грунта. Приборы и оборудование: набор сит (с поддоном) сита с размером отверстий 107 53 2 1 0,5 0,25 мм весы лабораторные по ГО...