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

4335. MySQL и Internet. Проектирование приложения 318 KB
  MySQL и Internet. Проектирование приложения Разработать информационную систему для реализации конкурсного отбора кадров на базе программного обеспечения MySQL и Internet. Анализ задания Разрабатываемая система позволяет предприятию через Internet об...
4336. Разработка гостевой книги для персонального сайта студента 80 KB
  Разработка гостевой книги для персонального сайта студента Необходимое программное обеспечение: Для выполнения лабораторной работы необходимо следующее ПО: Редактор HTML документов (HomeSite 4.5 и выше, AditorPro 3.05 , Блокнот и др.)...
4337. Cascading Style Sheet (CSS) в примерах 730.5 KB
  CascadingStyleSheet в примерах Назначение CSS Дизайн Web-узлов — это точное размещение компонентов HTML-страниц относительно друг друга в рабочей области окна браузера. Недостатки такого определения Web-дизайна очевидны. В нем не уч...
4338. CSS – каскадные таблицы стилей 50.5 KB
  CSS – каскадные таблицы стилей CSS – CascadingStyleSheets (каскадные таблицы стилей). Стили определяют отображение элементов HTML HTML – для логической разметки документа (заголовки, параграфы, списки). Браузеры стали ввод...
4339. Использование JavaScript в HTML 64.5 KB
  JavaScript в HTML Основные тезисы: Не тоже самое, что и Java, хотя синтаксис немного схож. Скриптовый (облегченный) интерпретируемый язык без строгой типизации. Внедряется в HTML-код Поддерживается всеми ...
4340. Программирование для Web, CGI (Common Gateway Interface) 464 KB
  Программированиедля Web, CGI (Common Gateway Interface) CGI - это спецификация обмена данными между прикладной программой, выполняемой по запросу пользователя, и HTTP-сервером, который данную программу запускает. Часть информации заголовка HTT...
4341. Протокол HTTP. Унифицированные указатели ресурсов (URL) 133.5 KB
  Протокол HTTP В середине 90-х годов очень популярной стала WWW (WorldWideWeb) — Всемирная паутина. Это набор протоколов и программ для Интернета, представляющих информацию в гипертекстовом формате. Знаменитый браузер Mosaic...
4342. Создание приложений для динамического представления Web-страниц 235 KB
  Создание приложений для динамического представления Web-страниц Основы использования Web - технологий для доступа к базам данных Развитие web технологий с использованием баз данных Создание динамических сайтов Современные технологии динамического пр...
4343. Обзор Common Gateway Interface (CGI) 149.5 KB
  Обзор CGI CGI (Common Gateway Interface, общий шлюзовой интерфейс) относится к числу средств, без которых нельзя обойтись как при создании комплексных Web-узлов, так и при управлении ими. CGI обеспечивает возможность писать сценарии, котор...