23107

Прискорювачі заряджених частинок та принципи їх роботи

Доклад

Физика

При непрямих методах прискорення електричне поле індукується змінним магнітним полем або використовується змінне електричне поле у вигляді біжучих або стоячих хвиль. Ідея прискорення заряджених частинок електричним полем яке породжується змінним магнітним полем. Основна складова – потужний електромагніт обмотка якого живиться змінним струмом з частотою сотні МГц. При зміні маг потока з’являється вихрове ел поле і на кожний електрон в камері діє сила eE.

Украинкский

2014-09-21

62.5 KB

0 чел.

49. Принцип роботи прискорювачів заряджених частинок.

В прискорювачах прискорення  заряджених частинок відбувається в електричному полі. При проходженні зарядом e різниці потенціалів U, він набуває  швидкості v, що визначається із закону збереження енергії, що у випадку нерелятивістських швидкостей має вигляд , звідки . В залежності від способу  створення прискорюючого електричного поля, методи прискорення  поділяють на прямі  і непрямі. . При перших методах прискорення, електричне поле створюється  безпосередньо між двома  металевими електродами, до яких прикладається  різниця напруг. Ця напруга, що прикладається, буде дорівнювати  прискорюючій різниці потенціалів. На прямому методі прискорення працюють електростатичні прискорювачі. (Це прискорювач Кокрофта-Уолтона).

При непрямих методах прискорення, електричне поле індукується змінним магнітним полем, або використовується змінне електричне поле, у вигляді біжучих або стоячих хвиль.

Прискорення частинок можливе лише  у вакуумному просторі, так як в наслідок зіткнень з атомами речовини, частинка не зможенабути достатньої кінетичної енергії.

Електростатичні прискорювачідозволяють отримувати пучки заряджених частинок струмом 100-150мкА, максимальною енергією 8-10МеВ, точність енергії. Отримання більших ускладнюється неможливістю створення великої напруженості електричного поля: в повітрі при атмосферному тиску напруженість обмежена величиною 30кВ/см. підвищення енергії майже вдвічі можливе при використанні каскадних електростатичних прискорювачів. В першому каскаді  відбувається  прискорення  від’ємних іонів. Між каскадами іони перезаряджаються  і в другому каскаді додатково  прискорюються  додатні іони. Ці прискорювачі називаються тандемами. Один різновид електростатичного прискорювача – тандем генератори. Тандем являє собою 2 ел-стат прискорювача, включені послідовно. Суть в тому, щоб одну й ту саму напругу використати двічі. З джерела – від’ємні іони, вони прискорюються першим генератором, потім їх направляють на тонку металеву пластинки, де вони перезаряджаються, і додатні іони прискорюються другим генератором. Енергію, яку можна отримати – до 25 МеВ.

Непрямі методи. 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. В камеру попадає пучок електронів, отриманих за допомогою термоелектронної емісії в джерелі всередині камери. При зміні маг потока зявляється вихрове ел поле і на кожний електрон в камері діє сила eE. Лінії напруженності ел поля замкнуті, то напрям сили буде весь час співпадати з напрямом руху. Електрони, обертаючись в маг полі, будуть збільшувати свою енергію. Маг поле виконує 2 функції: 1) джерело ел поля, в якому прискорюються частинки, 2) утримує частанки на  орбіті, розвертаючи їх. Енергія електрона буде зростати, тому щоб утримувати електрони на орбіті треба збільшувати маг поле. Тому на катушки подають sin поле. ¼ періода частинки прискорюються, за цей час набувають 200-300 МеВ. Коли енергія електронів стає близькою до макс, електрони виводять з орбіти та бомбардують ними мішень. При русі по орбіті на електрон діють сили: 1) відцентрова , 2) сила Лоренца . Умова стійкості орбіти електрона: ; , p – імпульс електрона. При русі по орбиті на електрон діє сила з боку маг поля: ,  - ерс, , - потік,  - індукція маг поля всередині (загальна),  - індукція маг поля на орбіті, S-площа, R – радіус орбіти. . Отже, умова стійкості: співвідношення маг індукції всередині поля та на перефірії: .

Прискорювачі які працють на такому принципі прискорення поділяють на бетатрон, циклотрон, ізохронний циклотрон, синхротрон.

Розподіл маг поля

r

Вакуумна камера

0,5

1

B


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46998. Предмет и содержание курса «История Беларуси». Основные подходы к изучению истории 43.26 KB
  Кроме пашни древнее население Беларуси имело огороды и сады . 4 Экономическое развитие и социальные отношения в Беларуси в 1416 вв. На территории Беларуси продолжается процесс формирования и совершенствования феодальных отношений.
47000. Защитное заземление 43.35 KB
  Защитное заземление (рис. 6) - это преднамеренное электросоединение металлических нетоковедущих частей ЭУ или другого электрооборудования (ЭО), которые могут оказаться под U, с заземляющим устройством (ЗУ). Его применяют в электросетях с изолированной нейтралью U до 1 кВ
47003. Причины первой мировой войны 43.5 KB
  Покровский Стремившийся доказать что царская Россия есть главная виновница войны Покровский в то же время признавал что в основе международных противоречий вызвавших империалистическую войну лежал англогерманский конфликт за которым по значению следовал германофранцузский. Гуч в книге Накануне войны вышедшей в 1938 г. предпринял попытку доказать что возникновение войны в 1914 г.
47006. ТЕОРИЯ ПОДОБИЯ В ПРИМЕНЕНИИ К ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОМУ УРАВНЕНИЮ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ 43.9 KB
  Считаем также что начальная температура тела одинакова и не зависит от координат т.4 где α – коэффициент теплоотдачи от тела к омывающей среде Tw температура стенки тела . С другой стороны плотность теплового потока у стенки тела равна: ∂T ∂ϑ qw = −λ = −λ 4.5 ∂n ∂n w w где λ коэффициент теплопроводности тела ∂T производная температуры в теле по нормали к поверхности.