acceleratori de particule, tanara tehnologie enciclopedie despre design, principalele

acceleratori de particule încărcate

În fizica modernă, folosind fascicule de particule încărcate să pătrundă în interiorul atomilor în scopul studiului. Dar energia particulelor emise de degradare naturală a materialului radioactiv este relativ mic. Prin urmare, a devenit necesar să se creeze surse artificiale de particule incarcate de mare energie - acceleratoare.

Este cunoscut faptul că, o dată între electrozi cu diferite taxe, o particulă încărcată, cum ar fi un electron sau proton accelerează mișcarea sub acțiunea forțelor electrice. Acest fenomen a dat naștere ideii de creație în anii 1930. accelerator liniar.

Un accelerator liniar este un tub lung în care un vid este menținut (vezi. Fig.). Particulele incarcate (electroni sau protoni) se deplaseze într-o linie dreaptă, trecând succesiv prin lanțul de electrozi tubulari (numite tuburi de drift). De la un oscilator special de înaltă frecvență este alimentat la electrozii o tensiune alternativă, astfel încât, atunci când primul electrod este încărcat, de exemplu, în mod pozitiv, al doilea electrod este încărcată negativ, și așa mai departe. D.

Noțiuni de bază în acceleratorul de e <пушки>, fascicul de electroni sub acțiunea primului potențial, electrodul pozitiv începe să se accelereze în timp ce zboară prin ea. În același moment faza a tensiunii de alimentare variază, și un electrod care încărcat numai pozitiv devine negativ. Acum, el împinge departe electronii. Un al doilea electrod, devenind pozitiv pentru acest timp, atrage electroni în sine, chiar mai mult accelerându-le. Astfel, o particulă este accelerat de fiecare dată când se transformă în intervalul dintre tuburile de drift adiacente (numite accelerare gap).

acceleratoare liniare existente pot crește de electroni de energie de până la 1 - 10 GeV. Acceleratorul de la Stanford lungime (USA) de 3 km a ajuns la 20 energie GeV.

Astfel, energia transmisă particulelor va depinde de lungimea acceleratorului. Deoarece linac are o lungime limitată, a fost necesar pentru dezvoltarea altor tipuri de acceleratoare.

Studiind particulele încărcate, cercetatorii au observat mișcarea lor în câmpul magnetic în jurul liniilor de câmp magnetic. Deci, ideea de a crea un ciclotron.

Partea principală a ciclotron - un electromagnet puternic. Intre polii sai plasat o cameră de vid, în care sunt amplasate electrozi, care seamănă cu jumătăți de staniu (numite Dees) și separate printr-un decalaj mic (vezi. Fig.). Electrozii sunt conectate cu poli de generator de tensiune alternativ. In centrul camerei este sursa de particule incarcate - protoni. Decolarea de la sursa, odată ce protonul este atras de electrodul încărcat în acest moment este negativ. In interiorul electrodului este nici un câmp electric, deci este zboară de particule de inerție. Sub influența unui câmp magnetic ale cărui linii de forță sunt perpendiculare pe planul traiectoriei, particula descrie un semicerc și zboară spre spațiul dintre electrozi. În acest timp, primul electrod a devenit pozitivă, iar acum împinge particula, în timp ce celălalt electrod atrage la sine. Deci, trecând de la una la alta Dee, particula preia viteza, și descrie spirala de derulare. Deoarece camera de particule sunt afișate cu magneți speciali la experimentatori țintă.
Cu cât viteza particulelor într-un ciclotron se apropie de viteza luminii, astfel încât acestea să devină mai greu și să înceapă treptat, pentru a ține pasul cu mine un semn al tensiunii electrice pe Dees. Ei nu se încadrează în timp forțelor electrice și încetează să mai fie accelerată. Limitarea energia care reușește să informeze particulele într-un ciclotron, câteva zeci de MeV.

Două metode de o undă electromagnetică într-un accelerator liniar de conducere: și - folosind generator de tensiune de înaltă frecvență 1 - ion sursă; 2 - tub untrapped; 3 - țintă; 4 - alternator; b - Cu generatoare de impulsuri - magnetroane sau cristale: 1 - sursa de ioni; 2 - tub untrapped; 3 - țintă; 4 - alternator; 5 - waveguide; 6 - accelerator electrostatic de protoni.

Schema dispozitivului ciclotron 1 - camera de vid de accelerare; 2 - magnet permanent; 3 - sursa de particule; 4 - traiectoria particulei într-un ciclotron; 5 - electrozi pentru alimentarea cu tensiune de accelerare.

Unul din lume, cel mai mare sincrotron de protoni al Institutului de Fizica Energiilor aproape de Serpukhov.

Proton Synchrotron (a); Circuit funcționare sincrotron (b): f - aparate de accelerare; 2 - pre-injectarea particulelor accelerate; 3 - derivație a fasciculului de particule.

Pentru a depăși această barieră, frecvența tensiunii electrice sunt aplicate în mod alternativ la Dees scade treptat, ajustându-l în tact <отяжелевшим> particule. Acest tip de accelerator numit sincrociclotron sau Phasotron.

Una dintre cele mai mari synchrocyclotrons Institutul Comun pentru Cercetare Nucleară pregătit protoni cu o energie de 680 deutronilor MeV (hidrogen greu nucleu - deuteriu), cu o energie de 380 MeV.

Așa cum fizica pătruns mai adânc în structura nucleului, toate particulele necesare energii mai mari. Există o nevoie de a construi mai puternice acceleratoare - sincrotroni și sincrotroni, în care particulele nu se mișcă în spirală, și un cerc închis în camera inelară. Traiectoria particulei suportă mai mult de un magnet, și un număr mare de secțiuni magnetice dispuse unul în spatele celuilalt de-a lungul inelului. dispozitiv special de inducție electrostatică sau pentru a dispersa particule energii enorme.

Una dintre cele mai mari din lume - sincrotron de protoni al Institutului de Fizica Energiilor aproape de Serpukhov. Lungimea camerei sale vacuum inelar situat într-un câmp magnetic de 1,5 km; permite o energie de protoni 76 GeV.

Energia maximă a protonilor în sincrotroni moderne - 500 GeV.
În creștere particule de energie încărcată, și să pătrundă mai adânc în fizica microcosmos misterios, dezvăluind fenomene naturale necunoscute anterior. Un arsenal puternic de tehnologie de accelerare adoptă multe ramuri ale științei și industriei. Cu acceleratori ciclice mici - betatron - primesc fascicule de electroni, cu o energie de 100 MeV. Acestea sunt utilizate pentru defectoscopia în terapia de inginerie și de radiații în medicină. Raze de ioni rapide sunt utilizate în industria de semiconductori pentru a crea circuite electronice și așa mai departe. D.

Chimie auto auto

MSredstva pentru autoturisme