Cyclotron - fizikai enciklopédia
Ciklotron - rezonancia gyűrűs gyorsító nehéz részecskék (protonok, ionok) működő egy MAGN időben állandó. területen, és állandó (de változik átmenet ion ion) Elektromos nagyfrekvenciás gyorsul. mezőben. Meg kell különböztetni a hagyományos Ts k-ryh indukciós mágnes. mező független azimut és az azimut változással Ts magnéziummal. mező, más néven izokron ciklotron.
Az első design által javasolt C. E. Lawrence (E. Lauwrence) 1932-ben, és ugyanabban az időben volt képes fogadni a patak deuteronok egy energiával legfeljebb 6 MeV és az aktuális 25 mikroamper.
Reakcióvázlat Ts eszköz ábrán látható. 1: a - b és a függőleges rések vízszintesen. Magnus. mező a különbség a két pólus közötti gerjeszti a tekercseket 3 keresztül to- utáni kimarad. Elektromos. áram. Ez a rés a nagy vákuumkamrában 4. Mozgó ebben a kamrában, a részecskék mozog az egyik Dee (elektród gerjesztett RF feszültség), hogy a másik, majd ismét az első és a t. D. A gyorsuló elektromos. mező jár csak a részecskék mozgás közben egy dee dee. Ekkor területén biztosítani kell a helyes irányba, és megfelelő nagyságú (rezonancia gyorsulás).
Ábra. 1. reakcióvázlat ciklotron: A - oldalnézete; b felülnézete; 1-kengyel az elektromágnes; 2-pólusú elektromágnes; 3 - coil izgalmas mágneses mező B; 4 - a vákuum kamrában; 5 - gyorsító elektródák (Dees).
Tekintsük a részecskék mozgását a vákuumkamrában C. hiányában a gyorsító feszültség. A pályái mozgó részecskék, irányszög, a poszt. függőleges mágnes. mező egy űrlapot közel vízszintes körökben. Szükségesek az ilyen mozgást a centrum-kengyel. gyorsulás létrehozza a Lorentz-erő.
A mozgó részecskék az US alábbi összefüggések:
ahol B -induktsiya mágnes. területen, - a fénysebesség. Ze - részecske töltés, r - a sugara az útját, M0 - nyugalmi részecske tömege, p - pulzus, W - a referencia frekvencia Ts g - ez relativisztikus faktor.
Képletek (1) és (2) azt mutatják, hogy a post. Az indukciós kezelés gyakorisága nemrelativisztikus részecskék Ts független az energia és az impulzus arányos a sugara a pályáját. Ezért a pályáját a gyorsított részecskék nem körök, spirálok és a lazításra. A frekvencia a gyorsító területén állandó, és egyenlő (vagy többszöröse) gyakoriságának forradalom a részecskék a vákuumkamrában.
Változhatatlansága magnézium. mező és a frekvencia a gyorsító feszültség lehetővé teszi a folyamatos gyorsulás mód: míg egyes részecskék mozognak ext. spirális tekercsek, a többiek a középső módon, és még mások csak akkor kezdenek el mozogni (részecskéket fecskendeznek be a vákuumkamrába középpontja közelében ennek Ts); injekció sugár függ a pulzus-Ing megszerzésére részecskék az ionforrás útjába vagy a forrástól a Dee.
A felgyorsított részecskék töltse ki a spirális útvonalon nem teljesen. Foglalkoztatási csak azokat a részeket is, to- megfelelnek részecskék, amelyek jöhet számításba gyorsuló elektromos irányba. HF mező. Ezért, a gyorsított részecske nyaláb hasítja egy lánc egymást követő csoportok részecskék (fürtök, cm. Bunching).
Ha ez azt jelenti. gyorsulása részecskék akkor jelentkezik, amikor relativisztikus tömegnövekedés (g> 1). A kezelés részecske sebessége csökkenni kezd, és mennek ki szinkronban a gyorsuló területen. Ebben az esetben a részecskegyorsító mód megváltoztatja za.medleniem és további gyorsulás lehetetlenné válik. Ez a hatás elkerülhető a növekvő energia (tömeg) a részecskék, azaz. E. A növekvő sugarú pályáján, hogy növelje az indukált tér B. azonban Ts azimutális irányban szimmetrikus, a területen ez vezet a megjelenése az instabilitás a függőleges mozgást a gyorsított részecskék.
Egyensúlyi mozgását bármilyen eltérését részecske mozgási paraméterek egyensúlyi értékeket kell kísérnie a megjelenése hatása ezeknek a paraméterek hajlamosak, hogy visszatérjen az egyensúly, úgy, hogy a részecskék oszcilláló egyensúlyi értékeket. Ahhoz, hogy megkülönböztesse a stabilitását keresztirányú oszcillációk (oszcilláció magassága és sugárirányban) és a stabilitás a hosszirányú mozgása (radiális fázisú hullámok).
Belátható, hogy azimutális irányban szimmetrikus, a területen függőleges mozgás csak stabil, ha az indukciós mágnes. mező nem növeli, hanem csökkenti a méretét. Általában ezen a területen, és létrehozta. Összecsukható relativisztikus tömegnövekedés, ez a hatás ró kiegészítik. korlátozza a max. az energia a felgyorsított részecskék. Abban Ts használt gyorsuló protonok, a maximálisan elérhető energia rejlik a régió 30 MeV.
Növeli az energiát, Rui-részecskéket lehet elérni gyorsított kétféleképpen Ts. El lehet tekinteni állandóságát a frekvencia a gyorsító feszültség, csökkentésére, mivel a konverziós ráta esik részecskék. Ilyen gyorsítók nevezzük. szinkrociklotron .Ha időben változó jelentése lehetetlenné válik gyorsítás módban a fent leírt, a gázpedál együtt élő részecskék, különböző szakaszaiban a gyorsítási folyamat. A frekvencia a gyorsító mező ez megfelel a gyorsulását egy vagy egy csoport, szorosan elhelyezett fürtök. T. o. növeli a maximálisan elérhető energiájú részecskék a szinkrociklotron annak köszönhető, hogy jelentős csökkenését intenzitása.
Egy másik módja, hogy elérjék a maximális. energia, hogy elkerüljék a azimutális szimmetria a mágnes. mezőben. Ilyen részecskegyorsítók váltakozva kereszt területek-ryh területen növekvő sugarú növeli és csökkenti. A megfelelő kiválasztása a paraméterek függőleges stabilitás miatt ez a mozgás, még a növekvő sugárral Sze mag indukció. mezőben. A gyorsítók épül ez az elv is nevezik. iszinkron, iszinkron Ts Ts dolgozni üzenet. gyakorisága a gyorsuló területen, és így képesek nagy áramok a gyorsított részecskék. Azimut változással magnézium. mező, kombinált radiális magnéziumionok szükségesek. pólus komplex alakja. Pole iszinkron Ts rendszerint tagjai több. ágazatok vagy látva spirális gerincek.
Ext. kilátás az egyik a modern Ts dolgozott az Institute for Nuclear Research, ábrán bemutatott. 2. Meg lehet gyorsítani a protonok és ionok (akár neon bezárólag). On ext. kapcsolja a spirál proton energiája 35 MeV. Cp. protonnyaláb 30 TKA. Gyorsított gerenda teljesítmény
1 kW. Magnus. Ts járom súlya 300 tonna, és a súlya gerjesztő tekercsek
70 m, az átmérője a mágnes. pólusok 150 cm elfogyasztott elektromos hálózatról
180 kW. Méretek Ts augusztus 13 m 2 alaprajzi és 4,5 m magas.
Ábra. 2. Külső Cyclotron Intézet yadernyhissledovany 35 MeV proton.