Ускорители на елементарни частици, млада технология енциклопедия всичко за проектирането, основният

Заредени ускорители на частици

В съвременните физика използване заредени частици греди да проникне във вътрешността на атоми за целите на проучване. Но енергията на частиците, отделяни от естествения разпад на радиоактивни материали е относително малък. Ето защо, стана необходимо да се създадат изкуствени източници на заредени частици с висока енергия - ускорители.

Известно е, че след като между електродите с различни разходи, заредена частица, като електрон или протон ускорява движение под действието на електрически сили. Това явление е довело до идеята за създаването през 1930. линеен ускорител.

Линеен ускорител е дълга тръба, в която се поддържа вакуум (вж. Фиг.). Заредените частици (електрони или протони) се движат в права линия, минаваща последователно през веригата на тръбни електроди (посочени като плаващи тръби). От специален високочестотен генератор се подава към електродите на променливо напрежение, така че когато първият електрод се зарежда, например, положително, вторият електрод е отрицателно заредена, и така нататък. D.

Първи в ускорителя на електронното <пушки>, електронен лъч под действието на първата потенциал, положителния електрод започва да се ускори по време на полет през него. В същия момент на фазата на захранващото напрежение варира и електрод, че само положително заредена, става отрицателна. Сега той отблъсква електроните. Втори електрод, превръщайки се в положителна за това време, привлича електрони към себе си, още повече ги ускорява. По този начин, частиците се ускорява всеки път, когато тя се превръща в интервала между съседните плаващи тръби (наречена ускоряващ процеп).

Съществуващите линейни ускорители могат да увеличат електронна енергия до 1 - 10 GeV. Ускорителят в Станфорд (САЩ) с дължина от 3 km достигна 20 GeV енергия.

По този начин, предава частиците енергия ще зависи от дължината на газта. Тъй като LINAC има ограничена дължина, че е необходимо да се разработят други видове ускорители.

Проучване на заредените частици, учените наблюдават движението им в магнитното поле около магнитните силови линии. Така че идеята за създаване на циклотрон.

Основната част от циклотрона - мощен електромагнит. Между нейните стълбове се поставят вакуумна камера, в която са разположени електроди, наподобяващи половини калай (наречени Dees) и се разделя чрез малка междина (вж. Фиг.). Електродите са свързани с полюси на генератор променливо напрежение. В центъра на камерата е източник на заредени частици - протони. Като разстояние от източника, след протона се привлича към електрода зарежда в момента е отрицателен. Във вътрешността на електрода не е електрическо поле, така че той лети на частиците по инерция. Под влияние на магнитно поле, чиито силови линии са перпендикулярни на равнината на траектория, частицата описва полукръг и лети към междината между електродите. През това време на първия електрод се превърна в положителен и сега избутва частица, докато другият електрод го привлича към себе си. Така преминаването от един към друг Дий частицата улавя скорост, и описва развиване спирала. Защото частици камера са показани с помощта на специални магнити в целевите експериментатори.
Колкото по-близо скоростта на частиците в циклотрон се доближава до скоростта на светлината, така че те да станат по-тежки и постепенно да започне да се справи с мен в знак на електрическата напрежението върху Дийс. Те не попадат във времето до електрическите сили и престава да бъде ускорено. Ограничаване на енергията, която успява да информира частиците в циклотрон, няколко десетки MeV.

Две шофиране метод на електромагнитна вълна в линеен ускорител: и - използване на високочестотен генератор на напрежение 1 - йонен източник; 2 - неуловено тръба; 3 - мишена; 4 - алтернатор; б - С импулсни генератори - магнетрони или кристали: 1 - йонен източник; 2 - неуловено тръба; 3 - мишена; 4 - алтернатор; 5 - вълна; 6 - електростатичен ускорител на протони.

Схема циклотрон устройство 1 - ускоряване на вакуумната камера; 2 - постоянен магнит; 3 - източник на частици; 4 - траекторията на частицата в циклотрон; 5 - електроди за подаване на ускорение напрежение.

Един от най-голямата световна протон синхротрона на Института по физика на високите енергии в близост до Серпухов.

Протон синхротронна (а); операция синхротрон верига (б): F - ускоряване апарат; 2 - предварително инжектиране на ускорени частици; 3 - получаване на лъча на частиците.

За да се преодолее тази бариера, честотата на електрическия напрежение са последователно прилага към Dees постепенно намаляват, това регулиране в такт <отяжелевшим> частици. Този тип ускорител, наречен synchrocyclotron или Phasotron.

Един от най-големите synchrocyclotrons Обединен институт за ядрени изследвания подготвени протони с енергия от 680 MeV деутерони (тежък водород ядро ​​- деутерий) с енергия от 380 MeV.

Както физика прониква по-дълбоко в структурата на ядрото, всички частици изискват по-високи енергии. Необходимо е да се изгради по-мощни ускорители - synchrotrons и synchrotrons, в която частиците не се движат спираловидно и затворен кръг, в пръстеновидната камера. Траекторията на частицата поддържа повече от един магнит, и голям брой магнитни секции, разположени един зад друг по дължината на пръстена. Специално електростатична индукция устройство или за диспергиране на частиците огромни енергии.

Един от най-големите в света - протон синхротрон на Института по физика на високите енергии в близост до Серпухов. Дължината му пръстеновиден вакуумна камера намира в магнитното поле на 1.5 km; това дава възможност за протон енергия 76 GeV.

Максималната енергия на протоните в съвременните synchrotrons - 500 GeV.
Rising енергийни заредени частици, както и да проникне по-дълбоко в физиката мистериозната микрокосмос, разкривайки по-рано неизвестни природни явления. Силен арсенал от газта технология се приема много клонове на науката и промишлеността. С малки циклични ускорители - бетатрон - получават електронни лъчи с енергия 100 MeV. Те се използват за откриване на дефект в инженеринг и лъчева терапия в медицината. Греди от бързите йони се използват в производството на полупроводници, за да създадете електронни схеми и така нататък. Г.

Коли Коли химия

MSredstva за автомобили