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

82319. Переход к рыночной экономике. Введение национальной валюты 32.55 KB
  Введение национальной валюты Кардинальное реформирование экономики Казахстана началось еще до обретения независимости. Законы оразгосударствлении и приватизации о кооперативах и малых предприятиях начали приниматься еще в бытность Казахстана союзной республикой. Нефть из Казахстана отправлялась в Россию. Но Россия выставила неприемлемые для Казахстана ограничивающие его суверенитет условия.
82320. Перегибы в национальной политике в годы войны 1941- 1945 гг. Депортация народов 30.48 KB
  Уже после начала Великой отечественной войны в августе 1941 года был обнародован Указ О переселении немцев проживающих в районах Поволжья. В Поволжье в 1918 году была образована Трудовая коммуна немцев Поволжья преобразованная в 1924 году в Автономную ССР немцев Поволжья. были сняты ограничения в правовом положении немцев и членов их семей. 29 августа 1964 года с немцев были сняты все обвинения.
82321. Всемирный курултай казахов. Форум народов Казахстана 26.4 KB
  Форум народов Казахстана Став независимым государством Казахстан смог впервые за последние 200 с лишним лет провести Всемирный курултай съезд казахов. Большую роль в консолидации общества и укреплении дружбы народов сыграл проведенный в середине декабря 1992 г. Форум народов Казахстана. Назарбаев особо подчеркнул необходимость сохранения добрых чувств народов населяющих Казахстан создания надежных правовых гарантий для развития культуры языка обычаев.
82322. Реформы в области образования, здравоохранения на современном этапе 32.7 KB
  После обретения независимости от Советского Союза Казахстан начал реформы в области образования. Конституция Казахстана 1995ого года утвердила обязательность среднего образования. В 2000 год у Правительство Казахстана совместно с правительством Киргизстана и Таджикистана объединилось c Агаханом IV чтобы организовать первый в мире международный институт высшего образования Университет Центральной Азии University of Centrl si UC.
82323. Развитие промышленности, сельского хозяйства современного Казахстана 31.59 KB
  К числу таких успехов определяющих облик современного Казахстана за годы независимости относится гармоничное развитие как сырьевой так и обрабатывающей составляющих экономики республики. Ресурсный потенциал Казахстана в СНГ уступает лишь России. Из стран Каспийского бассейна Казахстан располагает наиболее значительными запасами углеводородов от 2 до 6 млрд.
82324. Международное положение современного Казахстана 33.2 KB
  Казахстан вышел на мировую арену как полноценный субъект международного права За две недели до конца 1991 г. независимость Казахстана признали 18 государств среди них: Турция США. В первый год независимости Казахстан признали 108 стран мира 70 из них открыли дипломатические представительства.
82325. Главные достижения страны за годы независимости 30.23 KB
  30 августа 1995 года на всенародном референдуме принимается ныне действующая Конституция Республики Казахстан. Акмола связанное с геополитическими экономическими причинами развития Казахстана. Разработана и принята к реализации Программа О мерах по реализации стратегического развития Казахстана до 2030 года.
82326. Принятие государственных документов независимости и государственных символов Казахстана. Авторы государственных символов 29.68 KB
  Самостоятельно определяет и проводит внутреннюю и внешнюю политику. С государствами мира строит свои взаимоотношения на принципах международного права. Главой РК и ее исполнительной власти является Президент. Высшая законодательная власть принадлежит Парламенту РК.
82327. Саки. Территория их расселения. Хозяйство, общественное устройство и культура 36.53 KB
  В эпоху раннего железного века на территории Казахстана были сформированы первые племенные союзы, которые известны под именем саков. Саки это группа племен, в которую входила: даха (массагеты), саки - рауки (тиграхауда), исседоны, аримаспы и другие.