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 зявляється 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

34353. Технико-экономические показатели производства цемента 21 KB
  Техникоэкономические показатели производства цемента. Себестоимость цемента оказывает реш. расход цемента достиг. Себестоимость цемента зависит от вида исходного сырья топлива ТП и объема производства.
34354. Гипсовые вяжущие материалы, их производство и назначение 27 KB
  Сырьем для производства гипсовых вяжущих служат природный гипсовый камень CSO42H2O и природный ангидрит CSO4 а также отходы химической промышленности содержащие сернокислый кальций фосфогипс при переработке природных фосфатов в суперфосфат борогипс и др. Низкообжиговые гипсовые вяжущие вещества получают тепловой обработкой двуводного гипса CSO42H2O при низких температурах 110.160 С с частичной его дегидратацией и переводом в полуводный гипс CSO405H2O. При этом двуводный гипс дегидратируется по реакции: CSO42H2O = =...
34355. Строительная известь. Производство, свойства, назначение 22.5 KB
  Строительная известь. известью называется вяжущее вещество получаемое в резте умеренного обжига и последующего помола кальциевомагниевых карбонатных горных пород известняка мела доломита с содержанием не более 6 глинистых примесей. Известь получают за счет разложения известняка: CCO3=CO CO2; MgCO3=MgOCO2. Полученная при обжиге карбонатных пород негашеная комовая известь затем поступает на помол или гашение.
34356. Безобжиговые изделия на основе вяжущих материалов 21.5 KB
  Безобжиговые изделия на основе вяжущих материалов. изделий: 1Силикатные материалы и изделия получаемые на основе извести: силикатный кирпич; крупноразмерные плотные силикатные изделия: блоки внутренних несущих стен зданий лестничные ступени балки и др. 2гипсовые изделия получаемые на основе строительного гипса: панели и плиты перегородочные листы обшивочные изделия для перекрытий архитектурные детали и др. 3 матлы и изделия на основе магнезиальных вяжущих вв: теплоизоляционный фибролит для утепления стен; фибролитовая фанера; пено...
34357. Композиционные материалы, область применения и экономическая оценка 21.5 KB
  Композиционные материалы область применения и экономическая оценка. Для изготовления деталей машин приборов используют консрукционные матлы и матлы спец. Кострукционные матлы подразделяются на металлические неметаллич. Композиционные материалы это матлы образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой границей разделения между ними.
34358. Особенности и основные направления научно-технического процесса и роль современных технологий 23 KB
  Особенности и основные направления научнотехнического процесса и роль современных технологий. 3ий этап информационных технологий . Особенности современного этапа: высокий темп развития наукоемких отраслей; модернизация отраслей; разработка и внедрения сберегающих технологий; малобезотходное производство; развитие компьютерных технологий; замена Тж на Тп . технологий.
34359. Программное управление технологическим процессом 26 KB
  Программное управление технологическим процессом Для современного производства характерна его компьютеризация или электронная автоматизация. Программное управление управление режимом работы объекта по заранее заданному алгоритму программе. Программное управление технологическим оборудованием и процессами охватывает управление движением машин механизмов транспортных средств и изменением параметров технологического процесса. К оборудованию с программным управлением относят: автоматические линии АЛ; станки с числовым программным...
34360. Промышленные роботы и их использование в технологии. Классификация, технико-экономическая оценка 24 KB
  Промышленные роботы и их использование в технологии. Роботы используются для автоматизации многих работ. Классификация роботов по характеру выполняемых операций технологические роботы выполняют основные операции технол. вспомогательные подъёмнотранспортные роботы выполняют действия типа взятьперенестиположить.
34361. Разновидности мембранных процессов и их характеристики 30 KB
  Процесс разделения основан на том что некоторые компоненты системы проходят через мембрану медленнее других или вовсе задерживаются. Эффективность разделения оценивается показателями селективность производительность коэффициент разделения. способ разделения обратным осмосом заключается в том что раствор под давлением 38 МПа подается на полупроводниковую мембрану пропускающую растворитель воду и задерживающую полностью или частично молекулы или ионы растворенного вещества. Метод применяется для опреснения соленых и очистки сточных...