Der größte Partikelbeschleuniger der Welt bereitet sich auf den Start vor. Linearbeschleuniger von geladenen Partikeln. Wie funktionieren Beschleuniger von aufgeladenen Partikeln? Warum brauchst du Beschleuniger von aufgeladenen Partikeln? Partikelbeschleuniger für das, was benötigt wird

Beschleuniger von geladenen Partikeln
Beschleuniger.

Beschleuniger von geladenen Partikeln - Anlagen zum Beschleunigen der geladenen Partikel an Energien, unter denen sie für körperliche Forschung in Industrie und Medizin verwendet werden können. Bei relativ geringen Energien verwenden die beschleunigten Partikel beispielsweise, um ein Bild auf dem Bildschirm eines Fernsehgeräts oder eines Elektronenmikroskops zu erhalten, wobei Röntgenstrahlen (Elektronenstrahlrohre), Zerstörung von Krebzellen, der Zerstörung von Bakterien, erzeugt werden. Bei der Beschleunigung von geladenen Partikeln an Energien über 1 Megaelectronvolt (MEV) werden sie verwendet, um die Struktur von Mikrojege (zum Beispiel Atomkerne) und der Art der Grundkräfte zu untersuchen. In diesem Fall führen die Beschleunigten von geladenen Partikeln die Rolle der Quellen von Probepartikeln aus, die das studierte Objekt klingen.

Die Rolle des Gaspedierers im modernen physischen Experiment wird durch das Muster veranschaulicht. Der kollimierte Strahl der Testpartikel aus dem Beschleunigern ist auf das untersuchte feine Ziel gerichtet, das beispielsweise der Kern eines chemischen Elements enthielt, und die gezielten Zielpartikel oder anderen Produkten ihrer Interaktion mit den Zielkerneln werden vom Detektor registriert das Detektorsystem. Eine Analyse der experimentellen Ergebnisse gibt Informationen über die Art der Interaktion und Struktur des untersuchenden Objekts.
Die Notwendigkeit, Beschleuniger für die Untersuchung solcher Mikrojege als Atomkerne und Elementarteilchen zu verwenden, ist auf das Folgende zurückzuführen. Erstens nehmen Atomkerne und Elementarteilchen kleine Raumbereiche ein (r< 10 -12 см), и проникновение в эти области требует высокой разрешающей способности (а значит и энергии) зондирующего пучка, обеспечивающей взаимодействие отдельной пробной частицы с отдельным микрообъектом. Во-вторых, чем меньше микрообъект, тем он прочнее и проведение экспериментов с перестройкой или разрушением внутренней структуры такого объекта также требует всё большей энергии.
Wenn Sie die Größen des Untersuchungsbereichs kennen, ist es einfach, die Energie der zum Studieren erforderlichen Testpartikel leicht zu schätzen. Partikel haben Welleneigenschaften. Die Wellenlänge des Partikels hängt von ihrem Puls-P ab und gibt der Formel de BROGLY

Hier ist H eine Planke konstant, und 1 FM \u003d 10 -13 cm. Die obige Formel ergibt auch die Beziehung zwischen der Wellenlänge des relativistischen Partikels und seiner kinetischen Energie E in Mega-Electronvolt.
Bei dem Streuexperiment wird die Struktur des Objekts "sichtbar" (mittels beispielsweise Beugung von Abbrüftwellen), wenn die De Broglie-Wellenlänge vergleichbar oder kleiner als die Größe (Radius) des Objekts R ist, d. H. bei λ. < R. Wenn Sie das Elektronen in den Kerneln verwenden, ist es möglich, "aussehen", wenn die Elektronenergie 100 MEV überschreitet. Um die Struktur des Nukleons zu beobachten, sollte die Elektronenergie bereits von GIGAELECTRONVOLT (1 GeV \u003d 10 9 EV) berechnet werden.
Beschleuniger unterscheiden sich in der Art der beschleunigten Partikel, die Eigenschaften des Balkens (Energie, Intensität usw.) sowie das Design. Die häufigsten Beschleunigten von Elektronen und Protonen, da die Strahlen dieser Partikel am einfachsten vorbereiten können. In modernen Beschleunigern, die für die Untersuchung von Elementarpartikeln bestimmt sind, können Antipartikel (Positronen, Antiprotonen) beschleunigt werden und die Effizienz der Verwendung der Energiepartikel ihrer Bündel in einer Anzahl von Anlagen, die genannt werden, namens Colliden, nach Abschluss des Gaspedalzyklus, erhöht werden. kollidieren (entgegenkommende Bündel).
Jeder Beschleuniger besteht konstruktiv aus drei Teilen - Systemen, in denen "beschichtete Teilchen (Injektor), ein Beschleunigersystem, in denen niedereneriesener Energieteilchen aus dem Injektor (üblicherweise in der in Form von lokalisierten Form von Bündeln ausgebildet sind) die Energie auf das Design und den Transport erhöhen System im Hochvakuum. Ausgang) Strahl zur experimentellen Installation.
Konditionell aus der Sicht der Flugbahn, nach der sich die Partikel während des Beschleunigungsverfahrens bewegen, können die Gaspedale in zwei Klassen unterteilt werden - linear (und direkt) und cyclisch. In linearen Beschleunigern bewegen sich die Partikel im Prozess der Beschleunigung gerade und in cyclisch - entweder auf demselben geschlossenen Weg, der wiederholt die gleichen beschleunigenden Lücken (Synchrotrons) oder entlang der Flugbahn, die der Spiralspirale (Cyclotronen, Mikrorronen, Phasotronen) ähnelt. .

Der Inhalt des Artikels

Partikelbeschleunigereine Anlage, in der die Richtstrahlen von Elektronen, Protonen, Ionen und anderen geladenen Teilchen mit einer erheblichen Energie mit einer erheblichen Energie mit elektrischen und magnetischen Feldern erhalten werden. Im Prozess der Beschleunigung erhöhen sich die Geschwindigkeiten der Partikel und oft auf die Werte in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit. Derzeit werden zahlreiche kleine Beschleuniggeräte in der Medizin (Strahlentherapie) sowie in der Industrie (z. B. zur Ionenimplantation in Halbleitern) eingesetzt. Die größten Beschleuniger werden hauptsächlich für wissenschaftliche Zwecke angewendet - um subnukleare Prozesse und Eigenschaften von Elementarpartikeln zu studieren.

Gemäß der Quantenmechanik ist ein Strahl von Partikeln, wie der Lichtstrahl, durch eine bestimmte Wellenlänge gekennzeichnet. Je größer die Energie der Partikel, desto weniger diese Wellenlänge. Und je kleiner die Wellenlänge, desto geringere Objekte, die erforscht werden können, aber je größer die Größe der Gaspedalatoren und solche ist schwieriger. Die Entwicklung der mikroworreichen Studien erforderte die zunehmende Energie des Prüflingstrahls. Die ersten Quellen der hohen Energieemissionen waren natürliche radioaktive Substanzen. Sie gaben jedoch Forschern nur einen begrenzten Satz von Partikeln, Intensitäten und Energien. In den 1930er Jahren begannen die Wissenschaftler an der Erstellung von Installationen, die mehr diversen Balken ergeben könnten. Derzeit gibt es Beschleuniger, um alle Arten von hohen Energieemissionen zu erhalten. Wenn beispielsweise Röntgen- oder Gammastrahlung erforderlich ist, sind Elektronen der Beschleunigung ausgesetzt, die dann Photonen in den Prozessen der Brems- oder Synchrotronstrahlung emittieren. Neutronen werden durch Bombardierung eines geeigneten Ziels intensive Bündel von Protonen oder Deuteronen erzeugt.

Die Energie von Kernteilchen wird im Elektronenschlitz (EV) gemessen. Elektronischer Inhalt ist die Energie, die die geladenen Partikel erwirbt, wodurch eine Elementarladung (Elektronenladung) beim Bewegen in einem elektrischen Feld zwischen zwei Punkten mit einer Potentialdifferenz in 1 V (1 eV "1,60219h 10 -19 j.) Beschleuniger ermöglichen die Erhalt von Energie im Bereich von Tausenden von bis zu wenigen Billionen (10 12) Elektronenhaltern - auf dem größten Beschleuniger der Welt.

Um seltene Prozesse in dem Experiment zu erkennen, ist es notwendig, das Signalverhältnis auf Rauschen zu erhöhen. Dies erfordert immer intensiver Strahlungsquellen. Die Vorderkante der modernen Gaspedierertechniken wird durch zwei Hauptparameter bestimmt - die Energie und Intensität der Strahlpartikel.

Moderne Beschleuniger nutzen zahlreiche und abwechslungsreiche Arten von Geräten: Hochfrequenzgeneratoren, Hochgeschwindigkeitselektronik und automatische Steuerungssysteme, komplexe Diagnose- und Steuergeräte, ultrahochbindende Geräte, leistungsstarke Präzisionsmagnete (sowohl "Gewöhnliche" als auch kryogene) als auch komplexe Anpassung und Befestigungssysteme.

GRUNDPRINZIPIEN

Das Hasorgt für drei Stufen: 1) Die Bildung eines Strahls und seiner Injektion, 2) Beschleunigung des Strahls und der 3) Bündelausgabe an das Ziel oder die Implementierung der Kollision der entgegenkommenden Strahlen im Gaspedal selbst.

Bildung eines Strahls und seiner Injektion.

Das anfängliche Element eines Beschleunigers ist ein Injektor, in dem eine Richtungsstrom von Partikeln mit niedrigem Energie (Elektronen, Protonen oder anderen Ionen) und Hochspannungselektroden und Magneten besteht, die von der Quelle ausgegeben werden und es bilden. In den Formalquellen der ersten Beschleunigern wurde Wasserstoff gasförmig durch einen elektrischen Entladungsbereich oder in der Nähe des heißen Threads geleitet. Bei solchen Bedingungen verlieren Wasserstoffatome ihre Elektronen und einige Kerne bleiben - Protonen. Ein solches Verfahren (und ähnlich zu anderen Gasen) in einer verbesserten Form wird immer noch verwendet, um Protonenbelege (und schwere Ionen) zu erhalten.

Die Quelle bildet einen Strahl von Partikeln, der durch eine durchschnittliche anfängliche Energie, ein Strahlstrom, seine Querabmessungen und einer mittleren Eckdivergenz gekennzeichnet ist. Eine Ausstrahlung wird als Indikator für die Qualität des injizierten Strahls serviert, d. H. Das Produkt des Strahlradius auf seiner Winkeldivergenz. Je kleiner die Ausstrahlung, desto höher ist die Qualität des Endbündels von Partikeln mit hoher Energie. Analog mit der Optik des Teilchenstroms geteilt durch die Ausstrahlung (das der Dichte der durch die Winkeldivergenz geteilten Partikel entspricht) wird als Helligkeit des Strahls bezeichnet. Viele Anwendungen moderner Beschleunigungen erfordern die maximal mögliche Helligkeit der Balken.

Beschleunigung des Balkens.

Der Strahl ist in Kammern ausgebildet oder in ein oder mehrerer Beschleunigungskammern injiziert, in denen das elektrische Feld die Geschwindigkeit erhöht, und daher die Partikelenergie. In der ersten, der einfachsten Beschleunigung erhöhte sich die Teilchenergie in einem starken elektrostatischen Feld, das in einer Hochvakuumkammer erzeugt wurde. Die maximale Energie, die gleichzeitig erreicht wurde, wurde durch die elektrische Festigkeit der Gaspedalisulatoren bestimmt. In vielen modernen Beschleunigern werden elektrostatische Beschleuniger von Elektronen und Ionen immer noch als Injektoren (bis zu Uranionen) mit Energien von 30 KEV bis 1 MeV verwendet.

Hochspannung und heute bleibt ein komplexes technisches Problem. Es kann eine Ladungsgruppe von parallel geschalteten Kondensatoren erhalten und dann sequentiell an die Sequenz von Gaspedalrohren anschließen. Auf diese Weise erhielten J. Kosroft und E.oolton im Jahr 1932 Spannungen von bis zu 1 mV. Ein erheblicher praktischer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass auf externen Elementen des Systems eine hohe Spannung ist, gefährlich für Experimente.

Ein anderes Verfahren zum Erhalten einer hohen Spannung wurde 1931 R. WA-de Graphoma erfunden. Im Van-de-Graphy-Generator (Abb. 1) überträgt das dielektrische Band elektrische Ladungen von einer Spannungsquelle unter dem Potential der Erde an die Hochspannungselektrode, wodurch das Potential relativ zur Erde erhöht wird. Mit einem einstufigen Van de Grapha-Generator können Sie Spannungen von bis zu 10 mV empfangen. In Multi-Rabatt-Hochspannungsbeschleunigern wurden Protonen mit Energien von bis zu 30 MeV erhalten.

Wenn ein nicht kontinuierlicher Strahl erforderlich ist, und ein kurzer Puls mit hochenergetischen Partikeln, können Sie die Tatsache nutzen, dass die Isolatoren viel höhere Spannungen standhalten können. Pulsdioden ermöglichen die Erlangung von Spannungen bis zu 15 mV auf einer Kaskade in den Schemata mit sehr geringer Impedanz. Dadurch können Sie in mehreren Zehn Kilospersen ein Strahlströme und nicht in Zehn Milliampere wie auf elektrostatischen Beschleunigern erhalten.

Das übliche Verfahren zum Erhalten von Hochspannung basiert auf dem Schema des Impulsgenerators von Marx, in dem die Kondensatoren der Batterie erstmals parallel ladet und anschließend nacheinander angeschlossen und nach einem Entladungsspalt entlassen wird. Der Hochspannungsimpuls des Generators tritt in eine lange Linie ein, die einen Impuls erzeugt, indem er den Zeitpunkt der Erhöhung einstellt. Die Linie wird mit Elektroden beladen, die den Strahl beschleunigen.

Mit Hockann das Gaspedal-Design viel stärkere elektrische Felder standhalten, ohne zu brechen, als bei konstanter Spannung. Die Verwendung von Hochfrequenzfeldern zum Beschleunigen von Partikeln wird jedoch durch die Tatsache behindert, dass sich das Feldzeichen schnell ändert und das Feld sich herausstellt, um sich zu beschleunigen, und dann verlangsamt sich. In den späten 1920er Jahren wurden zwei Möglichkeiten zur Überwindung dieser Schwierigkeit vorgeschlagen, die jetzt in den meisten Beschleunigten eingesetzt werden.

Lineare Beschleuniger

Die Möglichkeit, hochfrequente elektrische Felder in langen Mehrauszugsbeschleunigern zu verwenden, basiert auf dem, was das Feld nicht nur in der Zeit ändert, sondern auch im Raum. Zu jeder Zeit variiert die Feldstärke in Abhängigkeit von der Position im Raum sinusoidal, d. H. Die Feldverteilung im Raum hat eine Wellenform. Und in jedem Raum ändert es sinusförmig in der Zeit. Daher bewegt sich das Feld Maxima mit der sogenannten Phasenrate im Raum. Folglich können sich die Partikel bewegen, so dass das lokale Feld die ganze Zeit beschleunigt wird.

In linearen Beschleunigersystemen wurden 1929 hochfrequente Felder angelegt, als der norwegische Ingenieur R. videroe mit Ionen in einem kurzen System mit assoziierten Hochfrequenzresonatoren beschleunigt wurde. Wenn die Resonatoren berechnet werden, so dass die Phasengeschwindigkeit des Feldes immer der Geschwindigkeit der Partikel entspricht, dann wird das Bündel kontinuierlich an der Geschwindigkeit der Partikel gleichwertig beschleunigt. Die Bewegung von Partikeln in diesem Fall ist wie Gleitschurfer auf dem Wappen der Welle. Gleichzeitig können die Geschwindigkeiten von Protonen oder Ionen im Beschleunigungsvorgang stark ansteigen. Dementsprechend sollte die ventarische Phasen-Velary-Geschwindigkeit zunehmen v. Phasen. Wenn Elektronen mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit in einen Gaspedal injiziert werden können mitIn diesem Modus ist die Phasengeschwindigkeit nahezu konstant: v. Phasen \u003d. c..

Ein weiterer Ansatz, der die Wirkung der langsamen Phase des hochfrequenten elektrischen Feldes beseitigt, basiert auf der Verwendung eines Metalldesigns, der einen Strahl vom Feld in diese Halbzeitsperiode abschirmt. Zum ersten Mal wurde diese Methode von e.lorence in das Zyklotron ( siehe unten); Es wird auch im Linearbeschleuniger von Alvarez verwendet. Letzteres ist ein langes Vakuumröhrchen, in dem sich eine Anzahl von Metalldriftröhren befinden. Jedes Röhrchen ist konstant mit einem Hochfrequenzgenerator durch eine lange Linie verbunden, entlang der mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit, die Welle der Beschleunigungsspannung läuft (Fig. 2). Somit sind alle Röhrchen wiederum als hoch. Die geladenen Partikel, die vom Injektor zum rechten Zeitpunkt abfahren, wird in Richtung des ersten Röhrchens beschleunigt, wodurch bestimmte Energie gewonnen wird. In diesem Röhrchen driftet sich ein Teilchen - bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Wenn die Länge des Röhrchens korrekt ausgewählt ist, kommt es momentan heraus, wenn die Beschleunigungsspannung durch eine Wellenlänge vorgerückt ist. Gleichzeitig wird die Spannung an der zweiten Röhre auch Hunderttausende von Volt beschleunigt und in Betracht gezogen. Dieser Prozess wird mehrmals wiederholt, und in jeder Stufe empfängt das Partikel zusätzliche Energie. Damit die Partikelbewegung synchron mit der Änderung des Feldes synchron ist, sollte die Länge der Röhrchen entsprechend ansteigen, die Länge der Röhrchen sollte zunehmen. Am Ende erreicht die Partikelgeschwindigkeit die Geschwindigkeit, sehr nahe an der Lichtgeschwindigkeit, und die Grenzlänge der Röhrchen ist konstant.

Räumliche Feldänderungen versetzen die Beschränkung der temporären Struktur des Strahls. Das Beschleunigungsfeld ändert sich innerhalb des Bündels von Partikeln aller ultimativen Länge. Daher muss die Länge des Bündels von Partikeln im Vergleich zur Wellenlänge des beschleunigenden Hochfrequenzfelds gering sein. Ansonsten beschleunigen die Partikel innerhalb der Uhr unterschiedlich. Zu viel Energiestreuung im Strahl erhöht nicht nur die Schwierigkeiten, den Strahl aufgrund der Anwesenheit der chromatischen Aberration in magnetischen Linsen zu fokussieren, sondern begrenzt auch die Möglichkeit, einen Strahl in bestimmten Aufgaben zu verwenden. Energiestreuung kann auch dazu führen, dass ein Bündel von Strahlpartikeln in axialer Richtung verwischt wird.

Betrachten Sie den Bündel nicht relativistische Ionen, die sich in der Anfangsgeschwindigkeit bewegen v. 0. Längsmittelkräfte, die durch eine räumliche Ladung verursacht werden, beschleunigen den Kopfteil des Balkens und verlangsamen den Schwanz. Synchronisation der Handelsbewegung eines Gerinnsels mit einem Hochfrequenzfeld ist es möglich, eine größere Beschleunigung des Schwanzes der Kupplung als den Kopf zu erreichen. In einer solchen Ausrichtung der Phasen der Beschleunigungsspannung und des Balkens ist es möglich, die Strahlphase durchzuführen, um den Entschädigungseffekt von räumlicher Ladung und Energieverbreitung auszugleichen. Infolgedessen werden in einem bestimmten Intervall der Werte der zentralen Phase des Bündels die Zentrierung und Schwingung von Partikeln relativ zu einer bestimmten Phase der nachhaltigen Bewegung beobachtet. Dieses Phänomen, das als Autophazit genannt wurde, ist äußerst wichtig für lineare Beschleuniger von Ionen und modernen cyclischen Beschleunigern von Elektronen und Ionen. Leider wird Autophaque durch den Preis der Reduzierung des Füllkoeffizienten des Beschleunigers auf Werte, viel kleinere Einheiten erreicht.

Bei der Beschleunigung erkennen fast alle Strahlen eine Tendenz, um den Radius aus zwei Gründen zu erhöhen: aufgrund der gegenseitigen elektrostatischen Abstoßung von Partikeln und aufgrund der Ausbreitung von Quer (thermische) Geschwindigkeiten. Der erste Trend schwächt mit einer Erhöhung der Strahlgeschwindigkeit, da das durch den Strahlstrom erzeugte Magnetfeld den Strahl komprimiert, und bei relativistischen Strahlen komprimiert nahezu den defokalen Effekt der räumlichen Ladung in radialer Richtung. Daher ist dieser Effekt bei Ionenbeschleuniger sehr wichtig, sondern ist für elektronische Beschleuniger fast unbedeutend, in der das Bündel mit relativistischen Geschwindigkeiten injiziert wird. Der zweite Effekt, der mit der Emission des Strahls verbunden ist, ist für alle Beschleuniger wichtig.

Sie können Partikel in der Nähe der Achse mit Quadrupol-Magneten beibehalten. Tat, ein einzelner Quadrupol-Magnet, der Partikel in einem der Ebenen fokussiert, in der anderen, in der andere defokussiert. Hier hilft es jedoch das Prinzip des "starken Fokus", der von E. Küratt, S. Livingston und H. Snider geöffnet ist: Ein System von zwei Quadrupol-Magneten, das durch ein Spannweiten-Intervall getrennt ist, wobei die Fokussierebenen und Defokussierung letztendlich letztendlich fokussiert alle Flugzeuge.

Treibschläuche werden immer noch in Protonen-linearen Beschleunigern eingesetzt, wo die Strahlenergie von mehreren Megaelektrischen bis etwa 100 MeV zunimmt. In den ersten elektronischen linearen Beschleunigern wie einem Beschleuniger auf 1 GeV, der in der Stanford University (USA) errichtet wurde, wurden auch Driftröhrchen mit konstanter Länge verwendet, da das Bündel die Energie von etwa 1 MeV injiziert wurde. Bei moderneren elektronischen linearen Beschleunigern kann ein Beispiel des größten dienen, dessen 50 Meter lang 3,2 km lang dienen kann, das im Stanford-Zentrum von linearen Beschleuniger errichtet wurde, wobei das Prinzip des "Elektronensurfens" auf einer elektromagnetischen Welle verwendet wird, was Ermöglicht das Beschleunigen des Strahls mit dem Inkrement von Energie fast 20 MEV auf einem Meter mit Beschleunigungssystem. In diesem Gaspedal wird Hochfrequenzleistung bei einer Frequenz von etwa 3 GHz durch große Elektroku-Instrumente - Klystron erzeugt.

Der Proton-Linearbeschleuniger auf höchster Energie wurde im Nationallabor des Losalammos im PC errichtet. New Mexico (USA) als "Meson Factory", um intensive Pfingstrosen und Myonen zu erhalten. Seine Kupferresonatoren erzeugen ein Beschleunigungsfeld von Ordnung 2 MeV / M, so dass er mit einer Energie von 800 MEV in einem Pulsstrahl auf 1 mA protoniert wird.

Um nicht nur Protonen zu beschleunigen, wurden jedoch starke Ionen supraleitende Hochfrequenzsysteme entwickelt. Der größte supraleitende Proton-Linearbeschleuniger dient als Beschleunigungseinspritzventil auf Kopfbalken von Hera im deutschen elektronischen Synchrotron-Labor (DESI) in Hamburg (Deutschland).

Cyclische Beschleuniggeräte.

Proton-Zyklotron.

Es gibt sehr eleganter und wirtschaftlicher Weg, um den Strahl zu beschleunigen, indem er wiederholt mit kleinen Energieabschnitten kommuniziert. Dazu wird mit einem starken Magnetfeld ein Strahl gezwungen, sich entlang einer kreisförmigen Umlaufbahn zu bewegen und viele Male den gleichen Beschleunigungsspalt zu nehmen. Diese Methode wurde erstmals 1930 E.Luren und S. Livingston in dem erfundenen Cyclotron integriert. Wie in einem linearen Beschleuniger mit Treibschläuchen wird ein Strahl aus der Wirkung des elektrischen Feldes in diese halbe Periode abgeschirmt, wenn sie langsam wirkt. Aufgeladene Partikel mit Masse m. und laden qMit einer Geschwindigkeit bewegen v. In einem Magnetfeld H.senkrecht zu seiner Geschwindigkeit, beschreibt in diesem Feld ein Kreis mit einem Radius R. = mw./qh.. Da die Beschleunigung zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit führt v., Erhöhungen und Radius R.. So bewegen sich Protonen und schwere Ionen entlang der Spiralspirale eines zunehmenden Radius. Bei jedem Umsatz in der Umkehrung leitet das Bündel den Spalt zwischen Dangs - Hochspannungshohl d-förmige Elektroden, wobei ein hochfrequentes elektrisches Feld darauf arbeitet (Abb. 3). Lawrence erkannte, dass die Zeit zwischen dem Durchgang des Strahls durch den Spalt im Falle von nicht relativistischen Partikeln konstant bleibt, da die Erhöhung ihrer Geschwindigkeit durch Erhöhung des Radius kompensiert wird. Während des gesamten Teils des Berufungszeitraums, wenn das Hochfrequenzfeld eine ungeeignete Phase hat, befindet sich der Strahl außerhalb des Spalts. Die Zirkulationshäufigkeit wird durch den Ausdruck gegeben

wo f. - Häufigkeit der Wechselspannung in MHz, N. - Magnetfeldstärke in TL und mC. 2 - Die Masse der Partikel in MeV. Wenn der Wert H. Konstante in dem Bereich, in dem die Beschleunigung auftritt, die Frequenz f.Hängt offensichtlich nicht vom Radius ab.

Um Ionen auf hohe Energien zu beschleunigen, ist es nur erforderlich, dass das Magnetfeld und die Häufigkeit der Hochspannungsspannung dem Resonanzzustand entsprechen; Dann werden die Partikel zweimal für den Umsatz durch den Spalt zwischen Duatässen zur richtigen Zeit sein. Um den Strahl auf die Energie von 50 MEV zu beschleunigen, ist mit einer Beschleunigungsspannung von 10 KEV 2500 Umdrehungen erforderlich. Die Betriebsfrequenz des Proton-Zyklotrons kann 20 MHz betragen, so dass die Beschleunigungszeit etwa 1 ms beträgt.

Wie in linearen Beschleunigern sollten sich Partikel im Prozess der Beschleunigung im Cyclotron in der Querrichtung konzentrieren, ansonsten sind sie alle, außer denen, die mit Geschwindigkeiten parallel zu den Polspitzen des Magneten injiziert werden, aus dem Beschleunigungszyklus fallen. In dem Zyklotron wird die Möglichkeit, Partikel mit einer endlichen Variation in den Ecken zu beschleunigen, durch Angabe des Magnetfelds einer speziellen Konfiguration sichergestellt, in der die Kräfte, die sie in diese Ebene zurückkehren, auf die von der Orbitebene stammenden Partikel aufgebracht werden.

Leider sollte gemäß den Stabilitätsanforderungen der Bündel beschleunigter Partikel die Fokussierkomponente des Magnetfelds mit zunehmendem Radius abnehmen. Und dies widerspricht dem Resonanzzustand und führt zu Wirkungen, die die Intensität des Strahls einschränken. Ein weiterer erheblicher Faktor, der die Möglichkeiten eines einfachen Zyklotrons verringert, ist das relativistische Wachstum der Masse, als die notwendige Folge der Erhöhung der Partikelsenergie:

Im Falle der Protonenbeschleunigung wird der Synchronismus aufgrund des relativistischen Gewichtszunahts von etwa 10 MeV verletzt. Eine Möglichkeit, den Synchronismus aufrechtzuerhalten, besteht darin, die Frequenz der Beschleunigungsspannung so zu modulieren, dass sie abnimmt, wenn der Orbitradius zunimmt und die Partikelgeschwindigkeit erhöht. Die Häufigkeit sollte gesetzlich variieren

Ein solches Sync-Zyklotron kann Protonen auf die Energie von mehreren hundert Megaelektroll beschleunigen. Wenn beispielsweise die Magnetfeldstärke 2 Tles beträgt, sollte die Frequenz im Moment der Injektion auf 19 MHz von etwa 32 MHz reduziert werden, wenn die Energie 400 MeV erreicht ist. Eine solche Änderung der Häufigkeit der Beschleunigungsspannung sollte über mehrere Millisekunden auftreten. Nachdem die Partikel die höchste Energie erreichen und vom Beschleuniger ausgegeben werden, kehrt die Frequenz in seinen Anfangswert zurück, und der Beschleuniger führt einen neuen Partikelbündel ein.

Aber selbst mit dem optimalen Design des Magneten und den besten Merkmalen des Hochfrequenz-Stromversorgungssystems ist die Möglichkeit von Cyclotrons auf praktische Überlegungen beschränkt: In der Umlaufbahn beschleunigter Partikel mit hoher Energie sind extrem große Magnete erforderlich. Somit übersteigt die Masse des Cyclotron-Magneten auf 600 MEV, der im Labor des Triumphs in Kanada erbaut wurde, 2000 Tonnen, und es verbraucht Strom um mehrere Megawatt. Die Kosten für den Bau des Siciklotron sind ungefähr der Würfel des Magnetradius. Um höhere Energien mit praktisch akzeptablen Kosten zu erreichen, erfordert daher neue Beschleunigungsgrundsätze.

Proton-Synchrotron.

Die hohen Kosten für cyclische Beschleunigungen sind mit einem großen Radius des Magneten zugeordnet. Sie können jedoch Partikel im Orbit mit einem konstanten Radius halten, was die Spannung des Magnetfelds erhöht, wenn ihre Energie zunimmt. Ein linearer Beschleuniger, der in diesen Orbit injiziert wurde, einen Strahl von Partikeln mit relativ geringer Energie. Da das Haltefeld nur in einem schmalen Bereich in der Nähe des Strahlaufbaus nötig ist, ist keine Magnete erforderlich, die den gesamten Orbitbereich abdecken. Magnete befinden sich nur entlang der Ringvakuumkammer, die eine große Kosteneinsparung ergibt.

Ein solcher Ansatz wurde in Proton-Synchrotron implementiert. Der erste Beschleuniger dieses Typs war "kosmod" auf der Energie von 3 Gev (Abb. 4), die 1952 in den Vereinigten Staaten im Nationallabor Brookhaven tätig war; Er folgte bald dem "Bevatron" auf der Energie von 6 GeV, die im Labor errichtet wurde. Lawrence der Universität Kalifornien in Berkeley (USA). Insbesondere für die Erkennung von Antiproton errichtete er 39 Jahre lang tätig, wodurch die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Partikelbeschleuniger demonstrierte.

In den Synchrorronen der ersten Generation, die in den USA, Großbritannien, Frankreich und der UdSSR gebaut wurden, waren Fokussierungen schwach. Daher war die Amplitude der radialen Oszillationen von Partikeln im Prozess ihrer Beschleunigung groß. Die Breite der Vakuumkammern betrug ungefähr 30 cm, und dabei war dabei die Konfiguration des Magnetfelds sorgfältig überwacht.

Im Jahr 1952 wurde die Entdeckung gemacht, wodurch die Strahlschwankungen stark reduziert wurde, und folglich die Größe der Vakuumkammer. Es war das Prinzip von starkem oder hartem Fokus. In modernen Protonensynchrotronen mit supraleitenden Quadrupol-Magneten, die sich unter einem starken Fokussierungsschema befinden, kann die Vakuumkammer weniger als 10 cm im Durchmesser betragen, was zu einer signifikanten Abnahme der Größe, Kosten- und Stromverbrauch von Fokussier- und Ablenkungsmagneten führt.

Das erste Synchrotron basierend auf diesem Prinzip war "Synchrotron mit einem variablen Gradienten" auf der Energie von 30 GeV in Brookheven. Eine ähnliche Installation wurde im Labor der Europäischen Organisation der Kernforschung (CERN) in Genf errichtet. Mitte der 1990er Jahre waren beide Beschleuniger noch in Betrieb. Die Öffnung des "Synchrotron mit einem variablen Gradienten" betrug etwa 25 Mal weniger als der von "cosmod". Die durch den Magneten an der Energie von 30 GeV verbrauchten Leistung entsprach ungefähr der von dem "kosmoden" Magneten bei 3 GeV. "Synchrotron mit einem variablen Gradienten" beschleunigte 6h 10 13 Protonen im Impuls, was der höchsten Intensität unter den Einstellungen dieser Klasse entsprach. Die Fokussierung in diesem Gaspedal wurde von den gleichen Magneten wie der abweichende Strahl durchgeführt; Dies wurde durch die Betonung der in Fig. 1 gezeigten Formmagnetform erreicht. 5. Bei modernen Beschleunigern für Abweichungen und Fokussierung des Balkens werden in der Regel getrennte Magnete verwendet.

Somit ist in Experimenten mit einem ruhenden Ziel auf dem "Tevatron" nützliche Energie nur 43 GeV.

Der Wunsch, in den Untersuchungen von Partikeln wie möglichst hohe Energien zu verwenden, hat zur Schaffung in Cern und dem Labor geführt. E.FIMI Proton-Antiproton-Collider sowie eine große Anzahl von Anlagen in verschiedenen Ländern mit Gegenelektronen-Positron-Trägern. In dem ersten Protonenkollider fand die Kollision von Protonen und Antiprotonen mit Energien von 26 GeV im Ring mit einer Länge des Kreises 1,6 km statt (Abb. 6). In wenigen Tagen war es möglich, Bündel mit einem Strom auf 50 A anzunehmen.

Derzeit ist der Kollider mit der höchsten Energie "Tevatron", auf dem Experimente mit der Kollision des Protonenstrahls mit der Energie von 1 TEV mit einem Gegenwäschen von Antiprotonen derselben Energie durchgeführt werden. Für solche Experimente werden Antiprotonen benötigt, die erhalten werden können, was den Hochenergie-Protonenstrahl aus dem Metallringmetallziel bombardieren kann. Antiprotons, die in diesen Kollisionen geboren wurden, werden in einem separaten Ring bei 8 GEV-Energie angesammelt. Wenn sich ziemlich viele Antiprotons angesammelt befinden, werden sie in den "Hauptring" injiziert, sie werden auf 150 GeVs beschleunigt und in Tevatron weiter eingespritzt. Hier werden Protonen und Antiprotonen gleichzeitig mit vollständiger Energie beschleunigt und dann ihre Kollisionen verbreitet. Der Gesamtimpuls der kollidierenden Partikel ist Null, also alle Energie 2 E. Es stellt sich heraus, dass es nützlich ist. Im Falle von Tevatron erreicht es fast 2 TEV.

Die größte Energie zwischen Elektronenpositronen-Collider wurde auf einem "großen Elektron-Positron-Lagerring" in CERN erreicht, in dem die Energie der kollidierten Strahlen in der ersten Stufe 50 GeV auf dem Bündel war, und dann bis zu 100 GeV auf dem Bündel . In dem Desi wurde der Kollider von Gera aufgebaut, in dem die Kollisionen von Elektronen mit Protonen auftreten.

Diese enorme Energieverstärkung wird durch den Preis einer erheblichen Verringerung der Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen Partikeln mit entgegenkommenden Strahlen mit niedriger Dichte erreicht. Die Frequenz von Kollisionen wird durch die Leuchtkraft bestimmt, d. H. Die Anzahl der Kollisionen pro Sekunde, begleitet von einer Reaktion dieses Typs mit einem bestimmten Abschnitt. Die Leuchtkraft hängt linear von der Energie und dem Strahlstrom ab und ist umgekehrt proportional zu seinem Radius. Die Strahlenergie des Kolliders wird in Übereinstimmung mit dem Energieskala der physikalischen Prozesse unter studierenden Prozesse ausgewählt.

Um die größte Leuchtkraft sicherzustellen, ist es notwendig, die maximal mögliche Dichte der Strahlen anstelle ihres Treffens zu erreichen. Daher fokussiert die wichtigste technische Aufgabe bei der Gestaltung von Collider die Strahlen an der Stelle ihres Treffens vor Ort sehr kleiner Größen und eine Erhöhung des Strahlstroms. Um die gewünschte Leuchtkraft zu erreichen, können die Ströme von mehr als 1 A erforderlich sein.

Ein weiteres außergewöhnlich komplexes technisches Problem ist mit der Notwendigkeit, ein Ultrahoch-Vakuum in der Kollektorkammer bereitzustellen. Da Kollisionen zwischen Strahlenpartikeln relativ selten auftreten, können Kollisionen mit Restgasmolekülen die Balken erheblich schwächen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von interaktionen untersuchten Wechselwirkungen verringert wird. Darüber hinaus ergibt die Streuung von Strahlen auf dem Restgas einen unerwünschten Hintergrund im Detektor, der den studierenden physischen Prozess verschleiern kann. Das Vakuum in der Kolliderkammer sollte innerhalb von 10 -9 bis 10 -7 Pa (10 -11-10 -9 mm Hg. Kunst) in Abhängigkeit von der Leuchtkraft liegen.

Bei niedrigeren Energien können Sie intensivere Elektronenstrahlen beschleunigen, was es ermöglicht, seltene Zerfälle zu erkunden. BEIM- ICH. ZU- Masden, die durch Elektrolab-Wechselwirkungen verursacht werden. Eine Reihe solcher Anlagen, die manchmal als "Fabriken von Aromen" bezeichnet werden, werden derzeit in den USA, Japan und Italien errichtet. Solche Anlagen haben zwei kumulative Ringe - für Elektronen und für Positionen, die sich in einem oder zwei Punkten kreuzen - Interaktionsbereiche. Jeder Ring enthält viele Partikelstücke mit einem vollständigen Strom von mehr als 1 A. Die Energien der Strahlen werden mit einer solchen Berechnung ausgewählt, so dass die nützliche Energie der Resonanz entspricht, die die kurzlebigen Partikel auftaucht - BEIM- oder ZU- Jahreszeiten Das Design dieser Anlagen ist das elektronische Synchrotron und kumulative Ringe.

Lineare Collider.

Die Energie von cyclischen Elektronen-Positron-Kräusern ist auf intensive Synchrotronstrahlung beschränkt, die von den Strahlen von beschleunigten Partikeln ( siehe unten). Dieser Mangel liegt nicht in linearen Colliders, in denen Synchrotronstrahlung den Beschleunigungsverfahren nicht beeinträchtigt. Der lineare Kollider besteht aus ihren beiden linearen Beschleunigern für hohe Energien, von denen - elektronische und Positronen-Strahlen mit hoher Intensität - aufeinander gerichtet sind. Schläge werden nur gefunden und nur einmal kondriciert, danach werden sie in die Absorber abgegeben.

Der erste lineare Kollider ist der "Stanford Linear Collider" mit dem Stanford-Linearbeschleuniger mit einer Länge von 3,2 km und arbeitet bei einer 50-GEV-Energie. In dem System dieses Kolliders werden die Trauben von Elektronen und Positronen in demselben linearen Beschleuniger beschleunigt und durch die Erreichung voller Energiebalken getrennt. Dann werden elektronische und Positrongerinnsel von separaten Bögen transportiert, deren Form einem Röhrchen eines medizinischen Stethoskops ähnelt und auf einen Durchmesser von etwa 2 μm im Interaktionsfeld fokussiert.

Neue Technologie.

Die Suche nach ökonomischeren Beschleunigungsmethoden führte zur Erstellung neuer Beschleunigungssysteme und Hochfrequenzgeneratoren mit hoher Leistung, die im Frequenzbereich von 10 bis 35 GHz arbeitet. Die Leuchtkraft von Elektronenposittron-Kräusern sollte extrem hoch sein, da der Querschnitt der Verfahren als ein Quadrat der Partikelsenergie abnimmt. Dementsprechend müssen diese und die Dichte der Strahlen extrem hoch sein. In einem linearen Kollider auf Energie von etwa 1 TEV können die Strahlengrößen 10 nm erreichen, was im "Stanford Linear Collider" (2 μm) viel weniger als die Größen des Strahls ist. Mit so kleinen Größen von Balken sind sehr leistungsstarke stabile Magnete mit komplexen elektronischen Automatikregler erforderlich, um die Fokussierelemente genau zu stimmen. Während des Durchgangs von elektronischen und Positronstrahlen ineinander ist ihre elektrische Wechselwirkung neutralisiert, und das Magnetic wird verbessert. Infolgedessen können Magnetfelder 10.000 T erreichen. Solche riesigen Felder können die Balken stark verformen und aufgrund der Erzeugung von Synchrotronstrahlung zu einer großen Energiestreuung führen. Diese Auswirkungen zusammen mit wirtschaftlichen Überlegungen, die mit dem Bau immer mehr und mehr verlängerter Maschinen verbunden sind, werden die Energiegrenze auf elektronische Positron-Kolliger erreichbar.

Elektronische Laufwerke

Elektronische Synchrotrons basieren auf denselben Prinzipien wie Proton. Dank eines wichtigen Merkmals sind sie jedoch für technische Begriffe einfacher. Mit der Kleinheit der Elektronenmasse können Sie ein Bündel mit Geschwindigkeiten in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit injizieren. Daher ist eine weitere Erhöhung der Energie nicht mit einer spürbaren Geschwindigkeitsanstieg verbunden, und elektronische Synchrotronen können mit einer festen Frequenz der Beschleunigungsspannung arbeiten, wenn das Bündel mit einer Energie von etwa 10 MEV injiziert wird.

Dieser Vorteil wird jedoch durch eine andere Folge der E-Masse reduziert. Da sich das Elektron entlang einer kreisförmigen Umlaufbahn bewegt, bewegt sie sich mit Beschleunigung (zentripetal) und emittiert daher Photonen - Strahlung, die als Synchrotron genannt wird. Leistung R. Synchrotronstrahlung ist proportional zum vierten Grad der Energie des Balkens E. und Strom ICH.sowie umgekehrt proportional zum Ringradius R.So ist es proportional zur Größe ( E./m.) 4 IR. -eins . Diese Energie, die an jedem Umsatz des Elektronenstrahls in Orbit verloren geht, sollte durch die Hochfrequenzspannung kompensiert werden, die den Drehungslücken zugeführt wird. Bei den großen Intensitäten der "Fabriken des Aromas" können solche Leistungsverluste zehn Megawatt erreichen.

Cyclische Beschleuniggeräte der Art der elektronischen Synchrotronen können auch als Antriebe großer Umlaufströme mit konstanter hoher Energie eingesetzt werden. Solche Antriebe verfügen über zwei grundlegende Anwendungen: 1) in den Untersuchungen des Kernel- und Elementarteilchens durch das Verfahren der entgegenkommenden Strahlen, wie oben erwähnt, und 2) als Quellen der Synchrotronstrahlung, die in Atomphysik, Materialwissenschaft, Chemie, Biologie und Medizin verwendet wird .

Die durchschnittliche Energie von Photonen der Synchrotronstrahlung ist proportional ( E./m.) 3 R. -eins . Somit emittieren Elektronen mit einer Energie von etwa 1 GeV, die in dem Akkumulator in den Speicherkreis zirkulieren, eine intensive Synchrotronstrahlung in ultravioletten und Röntgenbändern. Die meisten Photonen werden innerhalb einer engen vertikalen Reihenfolge emittiert m./E.. Da der Radius von Elektronenstrahlen in modernen Antrieben für Energie etwa 1 GeV mit zehn Mikrometern gemessen wird, sind die von ihnen abgegebenen Strahlen, die von ihnen Röntgenstrahlen emittiert werden, durch hohe Helligkeit gekennzeichnet, und können daher als kraftvolles Mittel zur Untersuchung der Struktur der Substanz dienen . Die Strahlung wird von Tangential zur kürzerlichen Flugbahn von Elektronen emittiert. Folglich erzeugt jeder umlenkende Magnet des elektronischen kumulativen Rings, wenn der Elektronengerinnsel durchdringt, einen sich entfaltenden "Scheinwerferstrahl" der Strahlung erzeugt. Es wird in langen Vakuumkanälen an der Hauptvakuumkammerkammer angezeigt. Entlang dieser Kanäle befinden sich die Schlitze und Kollimatoren schmale Strahlen, von denen der gewünschte Röntgenenergie mit Monochrommatoren unterschieden wird.

Die ersten Quellen der Synchrotronstrahlung waren Einstellungen, die ursprünglich gebaut wurden, um die Probleme der Hochenergiephysik zu lösen. Ein Beispiel ist das Stanford Positron-Electronic-Antrieb für Energie 3 Gev im Stanford-Labor für Synchrotronstrahlung. Zu diesem Zeitpunkt wurden "faszinierte" Mesons gleichzeitig eröffnet.

Die ersten Quellen der Synchrotronstrahlung besitzen nicht die Flexibilität, die es ihnen ermöglichen würde, den vielfältigen Bedürfnissen von Hunderten von Benutzern zu erfüllen. Die schnelle Erhöhung der Notwendigkeit einer Synchrotronstrahlung mit hoher Strömung und einer großen Strahlintensität verursachte die Quellen der zweiten Generation, die den Anforderungen aller möglichen Benutzer entsprechen. Insbesondere wurden die Magnetsysteme ausgewählt, die die Ausstrahlung des Elektronenstrahls verringern. Die kleine Ausstrahlung bedeutet kleinere Strahlabmessungen und daher eine höhere Helligkeit der Strahlungsquelle. Typische Vertreter dieser Generation waren in Brookheven Antriebe, die als Quellen von Röntgenstrahlung und Strahlung des Vakuum-Ultraviolettbereichs des Spektrums dienten.

Die Helligkeit der Strahlung kann auch erhöht werden, wodurch der Strahl zwingt, sich entlang einer sinusförmigen Flugbahn in einer periodischen Magnetstruktur zu bewegen und dann Strahlung, die an jeder Kurve auftritt, zu kombinieren. Ondudulatoren - Magnetische Strukturen, die eine solche Bewegung bereitstellen, sind eine Reihe magnetischer Diplen, die einen Strahl in einen kleinen Winkel umlenken, der sich in einer geraden Linie an der Strahlachse befindet. Die Helligkeit der Strahlung eines solchen Widerstandsdosens kann Hunderte von Malen die Helligkeit der Strahlung in Ablenkmagneten überschreiten.

Mitte der achtziger Jahre wurden die Quellen der Synchrotronstrahlung der dritten Generation mit einer großen Anzahl solcher Widerlöser angelegt. Unter den ersten Quellen der dritten Generation ist es möglich, die "verbesserte Lichtquelle" mit 1,5 GEV-Energie in Berkeley anzusehen, weiche Röntgenstrahlen zu erzeugen, sowie eine "verbesserte Photonenquelle" mit Energie 6 GeV in den Argonne National Labor (USA) und Synchrotron für Energie 6 GeV im Europäischen Zentrum für Synchrotronstrahlung in Grenoble (Frankreich), die als Quellen starre Röntgenstrahlen verwendet werden. Nach dem erfolgreichen Bau dieser Anlagen wurde eine Reihe von Synchrotronstrahlungsquellen erstellt und an anderen Orten angelegt.

Der neue Schritt in Richtung einer größeren Helligkeit im Bereich von Infrarot bis hin zu starren Röntgenstrahlen ist mit der Verwendung einer "warmen" magnetischen Dipole mit einem Magnetfeld mit einem Magnetfeld mit einem Magnetfeld mit einem Magnetfeld von etwa 1,5 T verbunden. und viel kürzere supraleitende magnetische Dipole mit einem Feld in mehreren TESLA. Dieser Ansatz ist in einer neuen Quelle von Synchrotronstrahlung implementiert, die am Institut von P. Sheerrera in der Schweiz erstellt wurde, und bei der Modernisierung der Quelle in Berkeley.

Die Verwendung von Synchrotronstrahlung in der wissenschaftlichen Forschung hat großen Umfang gewonnen und erweitert sich weiterhin. Mit der außergewöhnlichen Helligkeit solcher Röntgenstrahlen können Sie eine neue Generation von Röntgenmikroskopen erstellen, um biologische Systeme in ihrem normalen Wassermedium zu studieren. Die Möglichkeit einer schnellen Analyse der Struktur von Viren und Proteinen zur Entwicklung neuer pharmazeutischer Zubereitungen mit einem engen Fokus auf pathogene Faktoren und minimale Nebenwirkungen wird geöffnet. Helle Röntgenstrahlen können als leistungsfähige Mikroprods dienen, um die unbedeutendsten Mengen an Verunreinigungen und Verunreinigungen zu ermitteln. Sie ermöglichen es, Umweltproben sehr schnell in der Untersuchung der Umweltverschmutzungspfade zu analysieren. Sie können auch verwendet werden, um den Reinheitsgrad großer Siliziumplatten vor dem teuren Prozess der Herstellung von sehr komplexen integrierten Schaltungen zu schätzen, und eröffnen neue Perspektiven für die Lithographiemethode, sodass Sie integrierte Schaltungen mit Elementen mit weniger als 100 nm erstellen können.

Beschleuniger in der Medizin.

Acceleratoren spielen eine wichtige praktische Rolle in der medizinischen Therapie und Diagnostik. Viele Krankenhauseinrichtungen auf der ganzen Welt haben heute kleine elektronische Linearbeschleuniger, die intensive Röntgenstrahlung erzeugt, die zur Tumortherapie verwendet wird. Verwenden Sie hübsch Cyclotons oder Synchrotronen, die Protonenbalken erzeugen. Der Vorteil von Protonen bei der Behandlung von Tumoren vor der Röntgenstrahlung besteht aus einer lokalisierten Energieversorgung. Daher ist die Proton-Therapie besonders wirksam bei der Behandlung von Gehirntumoren und Augen, wenn Schäden an umgebenden gesunden Gewebe so minimal sein sollte .

Beschleuniger von geladenen Partikeln - Installationen, die zur Beschleunigung der Ladung dienen. Partikel bis zu hohen Energien. Mit gewöhnlichen Wortlaut, Beschleunigten (U.) NAZ. Anlagen, die zur Beschleunigung von Partikeln an Energien mehr \ Mev. Bei Record-Run u. Protonen erreichte TEWATRON die Energie von 940 GEV (Labor, sie. Fermi, USA). Der größte Beschleuniger der LEP-Elektronen (CERN, SCHWEIZ) beschleunigt Gegendeckstrahlen von Elektronen und Positronen an der Energie von 45 GEV (nach der Installation kann die Energie von Beschleunigungsvorrichtungen zweimal vergrößert werden). W. Weit verbreitet wie in der Wissenschaft (die Erzeugung von Elementarteilchen, der Untersuchung ihrer Eigenschaften und innen und zu Anwendungszwecken (Sterilisation von medizinischen Geräten, Materialien usw., Fehlerkennung, Herstellung von Mikroelektronikelementen, Produktion von Radiopharmakologie. Zubereitungen für Medizinische Diagnostik, Strahlentherapie, Radiats. Technologien in der Kunst - Kunst, Polymerisation von Lacken, Modifikation von Materialien, beispielsweise Gummi, Wärmetrocknungsrohre usw.).

In allen operativen W. Erhöhen Sie die Energiegebühr. Partikel treten unter der Wirkung des äußeren Längs (entlang der Geschwindigkeit der beschleunigten Partikel) des elektrischen Stroms auf. Felder. Es gibt Suche nach Beschleunigungsmethoden mit Feldern, die von anderen beweglichen Partikeln oder E-Mails erstellt wurden. Die Wellen, die von der Bündel selbst von beschleunigten Partikeln oder anderen Strahlen aufgeregt oder modifiziert sind ( kollektive Beschleunigungsmethoden) . Skalloval-Methoden, theoretisch erlauben, den Beschleunigungsraten stark zu erhöhen (Energie \ m wander) und die Intensität der Balken, aber bisher haben sie nicht zu einem ernsthaften Erfolg geführt.

W. enthält die folgenden Elemente: Die Quelle der beschleunigten Partikel (Elektronen, Protonen, Antipartikel); Elektrische Generatoren. oder el-magn. Beschleunigungsfelder; Die Vakuumkammer, in der sich Partikel im Prozess der Beschleunigung bewegen (in einer dichten Gasumgebungsbeschleunigung. Partikel sind aufgrund ihrer Wechselwirkung mit Gasmolekülen unmöglich, die die Kammer füllen); Geräte, die für Einlass () und Release (Ausstoß) von y dienen; Fokussiereinrichtungen, die Längsweisen, Bewegung von Partikeln ohne Schlägen um die Wand der Vakuumkammer bereitstellen; Magneten, die die Flugbahnen von beschleunigten Partikeln krümmen; Geräte zur Erforschung und Korrektur der Position und Konfiguration beschleunigter Balken. Je nach Merkmale von W. One oder mehrerer der aufgelisteten Elemente können in ihnen abwesend sein.

Für die Zwecke der Strahlung. Sicherheit W. ist von Schutzwänden und Überschneidungen (BIOL. Schutz) umgeben. Die Dicke und Auswahl des Schutzmaterials hängt von der Energie und der Intensität der beschleunigten Strahlen ab. Energiebeschleuniger über mehreren. GEV aus Sicherheitszwecken in der Regel unter den Boden.

Nach dem Prinzip des Geräts unterscheidet sich W. Direkte Aktion oder hochspannungsbeschleuniger (Beschleunigung in Pfosten, elektrisch. Feld), induktionsbeschleuniger (Beschleunigung in der Wirbel-Elektror. Felder aus der Änderung von Magning. Induktion) und resonant U., in der Roma, bei der Beschleunigung bei der Beschleunigung in H el-Magning. Felder. Alle gültigen W. bei extrem hohen Energien gehören zum letzten Typ.

Modern W. sind in zwei große Klassen unterteilt: lineare Beschleuniger und cyclische Beschleuniggeräte.. In linearem V. Die Flugbahnen mit beschleunigten Partikeln liegen in der Nähe gerade Linien. Über die gesamte Länge solcher W.-Beschleunigungsstationen befinden sich. Das größte der arbeitet linearen W. (elektronisch W. in Stanford) hat eine Meilenlänge (3,05 km). Linear W. ermöglicht es Ihnen, leistungsstarke Partikelströme zu erhalten, aber bei hohen Energien sind zu teuer. In cyclick. W. "Führender" Magn. Das Feld biegt die Flugbahnen von beschleunigten Partikeln, um sie in Kreise zu drehen ( ringbeschleuniger oder Synchrotrons) oder Spiralen ( cyclotons, Phazotronen, Betation und mikrorronen) . Tube u. enthalten ein oder mehrere Beschleunigungseinrichtungen, an den bis-ry-Partikeln werden wiederholt während des Beschleunigungszyklus zurückgekehrt.

Es sollte der Unterschied zwischen W. Leichtpartikeln (Elektronen und Positronen) beachtet werden, die normalerweise aufgerufen wird. elektronisch u. und u. schwere Partikel (Protonen und Ionen).

Elektronische Beschleuniger. Merkmale von Elektronik in. mit zwei Gründen verbunden. Die Geschwindigkeit von Elektronen und Positronen, die bereits mit kleinen Energien (mehrere MEV) mit kleinen Energien (mehrere MEV) sind, unterscheidet sich wenig von der Lichtgeschwindigkeit und kann in der Regel als konstant betrachtet werden, was sie erheblich vereinfacht und verringert, Elektronen und Positronen in Magn. Die Felder verlieren viel Energie auf el-magn. Strahlung ( synchrotronstrahlung). In cyclick. W. Diese Verluste führen entweder in riesige Größen von U. (mit großen RADII-Krümmungsverlusten auf Synchrotronstrahlung abnehmen), oder um leistungsstarke Beschleunigungsstationen zu haben, die von W. Synchrotronstrahlung stark geschätzt werden, spielt und setzen, Rolle: Es führt zu einem Die Abnahme der Größe des beschleunigten Strahlbodens erleichtert die Erstellung fährtSie erlauben, Erfahrungen durchzuführen entgegenkommende Balken.

Ringelektronik U. werden als Quellen der Synchrotronstrahlung in UV oder Mietg verwendet. Reichweite. Aufgrund der hohen Strahlungsdichte und der akuten Orientierung cyclick. W. sind einzigartige E-Mail-Quellen. Wellen der angegebenen Bereiche. Große Elektronenverluste auf Strahlung sind häufig gezwungen, lineare U vorzuziehen.

Beschleunigten von schweren Partikeln (Premiss Die Protonen) sind sehr unterschiedlich von der elektronischen U. Energieverlust bei Synchrotronstrahlung in ihnen mit der in der vorliegenden Erfindung erreichten Energie (~ \ TEV) sind praktisch abwesend und aufrechterhalten eine hohe Beschleunigungspreise ist in der Regel unrentabel (da die für die Kraft der Beschleunigungsstationen ausgegebene Leistung proportional zum Quadrat der Spannung des Stroms ist. Felder und erhöht sich schnell mit zunehmender Beschleunigungsrate). Das Fehlen einer spürbaren Synchrotronstrahlung führt dazu, dass die Amplitude der Querteilchen dabei beschleunigt, der Zyklus relativ langsam (als Quadratwurzel des Partikelimpulses) und den Widerstand der Bewegung in Abwesenheit von Specials. Maßnahmen werden durch sogar relativ schwache Störungen verletzt. Alle W. schwere Partikel auf hoher Energie gehören zur Art von cyclischem. ^ IV.

In den 90er Jahren. Akkumulierende und Gegenringe werden immer wichtiger, in denen sich dichte Ladung bündelt. Partikel zirkulieren lange, Zeit ohne Änderung ihrer Energie. Solche Ringe werden verwendet, um Reaktionen zwischeneinander auszuführen, die sich aufeinander bewegen (Gegenbündel), zum Ansammeln von Ionen und Partikeln, direkt in der Natur, nicht auftretenden (Positronen und Antiprotonen) sowie die Erzeugung von Synchrotronstrahlung. Wenn sich die Wechselwirkung von Partikeln, die sich zueinander bewegen, durch die gesamte von ihnen angegriffene Energie realisiert werden kann, während die Wechselwirkung beschleunigter Partikel mit feststehenden Teilen, der meiste Energie mit der Bewegung des Massenmassenmasses von Partikeln assoziiert ist und nicht beteiligt ist in den Reaktionen.

Historische Referenz. Die Entwicklung von W. begann in den 1920er Jahren. Und er zielte darauf ab, atomare Kerne zu spalten. Bevor andere erstellt wurden elektrostatische Generatoren. [R. Van de graaf (R. van de graaf)] und kaskadengeneratoren. [J. CockRoft (J. CockRoft) und E. Walton (E. Walton)], der zur Klasse von W. Direkte Aktion und dann den ersten Zyklus gehört. Resonant u.- [E. Lawrence (E. Lawrence), 1921]. 1940 errichtete D. Kerst (D. Kerst) den ersten W. Indukz. Typ - Betatron.

In den 40er Jahren Theoretisch erschien. Funktioniert, in denen die Stabilität der Bewegung beschleunigter Partikel untersucht wurde. In den ersten Werken dieses Zyklus [V. I. Waxler und Amer. Physiker E. McMillan (E. McMillan)] wurde als die Stabilität der Bewegung der Längsrichtung (F und s O v o g o) betrachtet, wobei das Prinzip formuliert wurde aetophazovka.. Dann erschienen die Arbeit auf der Schaffung der Theorie der Querbewegung von Partikeln-Bet-Thron-Schwingungen, die zur Entdeckung einer starken (abwechselnden) Fokussierung [N. Christophilos (N. Christophilos), 1950; E. KURANTA (E. KURANT), M. Living Ston (M. Livingston), X. Snyder (N. Snyder), 1952], der alle Szus zugrunde liegend. Groß u.

Schnelle Entwicklung der Technologie leistungsstark in H-Radio. Die im 2. Weltkrieg von 1939-24 aufgetretenen Geräten ermöglichten es, die Erstellung von linearem W. für große Energien zu beginnen. In elektronischer linearer W. von elektrisch verwendet. Feld der Reisewellen des Dezimeterbereichs in einem Diaphragmir. Wavecodes, in Proton - entwickelt von L. Alversome (L. Alvarez) eines Zählerraums, der mit sanften Röhren beladen ist. Am Anfang. Teile eines solchen Wassers werden zunehmend von W. mit verwendet verteilter Hochfrequenzfokus (Englisch. RFQ-Bezeichnung), bei der Schaffung von TO-RYE-Land. Die Rolle wurde von V. V. Vladimirsky, I. M. Kapchain und V. A. Teplyakov gespielt.

Beim Bauen von Cyclicks. W. Finden Sie immer mehr Verwendung supraleitender Magnes. Systeme. Supraleitende Magnete werden in Cyclothrons verwendet, um einen Beitrag zu erstellen. Magn. Felder und B. proton Synchrotrons.-Fürgeneration langsam (für viele Sekunden) Ändern von Magn. Felder. Also arbeitet das größte der aktuellen Proton-Synchrotrons-Tevatron (USA).

Bis zu den 80er Jahren. OSN. Die Entdeckungen in der Physik von Elementarpartikeln wurden auf Protonensynchrotronen hergestellt. Nun werden viele interessante Ergebnisse auf Elektronenpositronen und Protonen-antiprotonischen Ringbeschleunigern mit Gegenstrahlen (bis zum etwa l L und y d e r a x) erhalten. Die Vorteile solcher W. vor den üblichen: 1) Kreaturen. eine Erhöhung der Interaktionsenergie (im Massencenter-System); Im ultrareelativistischen Fall erfolgt er immer an den entgegenkommenden Balken, diese Energie steigt von Mit der Kollision von schnellen Partikeln mit einem festen Zielkern vor Kollider ( t.- die Masse von Verdichtungsatomen und Zielatomen, -Full Energie von beschleunigten Partikeln); 2) Eine starke Abnahme des Hintergrunds von Fremdragen. OSN. Der Mangel an Collider ist ein erheblicher (durch mehrere Bestellungen) eine Abnahme der Anzahl der Wechselwirkungen (in der gleichen Zeit). Die Technik der Ringringe mit den Zählerelektronenron-Ron-Strahlen wurde 1961 (ein Beschleuniger für Energie 2 x 250 MEV in Frascatti, Italien) gemeistert, und die Anlagen mit Gegenproton und antiprotonischen Balken erschienen erst nach den Methoden von EL El ct wurden vorgeschlagen, r o n n n o g o (A. M. Budker, 1967) und mit t ca. x und mit t und ch e c o g o [S. Van der Meer (S. van der Meer), 1972] Über x l und y d e n und ich stille Partikel (siehe Kühlbalken Haq ha c t und c). Mehr Aufmerksamkeit wird an die Entwicklung von Nonradits gezahlt. Die Methoden der Beschleunigung: kollektive Methoden, Beschleunigung der Beats von Laserfeldern, Beschleunigung in den Flound-Feldern usw. Der Beginn dieser Werke wurde von V. I. Veksler, A. M. Budker und Ya. B. Fainberg. O. Basierend auf diesen Ideen wurde jedoch noch nicht erstellt.

Direkte Action-Beschleuniggeräte.. In diesen W. Charling. Die Teilchen erhöhen die Energie in Dauer oder Quasisiprose (nicht während des Verlaufs eines TO-PART-Partikels, die voller Energie gewinnen) elektrisch. Felder. In diesem Fall ist die von den Teilchen erfasste Energie gleich ihrer Ladung, multipliziert mit dem Unterschied in Potentialen. Die maximal erreichbare Energie von Partikeln in W. Direkten Maßnahmen wird durch den größten Unterschied in den Potentialen (15-18 MB) bestimmt, K-Raum kann ohne Aufgliederung körperlich erstellt werden. Anlagen. In allen praktisch verwendeten u. direkten Aktionen befindet sich die letzte Elektrode des Beschleunigungssystems unter dem Potential der Erde, da nur in diesem Fall die von W abgeleiteten Partikel nur ihre erfasste Energie mit weiterer Bewegung verlieren.

U. Direkte Aktion beinhaltet elektrostatisch. Generatoren, Kaskadengeneratoren und beschleuniger aufladen. (oder Tandem u.). Beschleunigte Partikel in solchen W. bewegen sich innen und entlang einer Rohrleitung aus Isolats. Material (üblicherweise Porzellan), ein Vakuum wird innerhalb eines Schwarmes erzeugt, der für die ungehinderte Bewegung beschleunigter Partikel notwendig ist, und der Außenbereich (unter hoher Druck) wird sorgfältig getrocknet, befreit von der Sauerstoffgasmischung (meistens Stickstoff mit dem Beimischung von Schwefelhexphor), das die Entwicklung von elektrisch verhindert. Schläft. Es gibt einen beschleunigenden Potentialdifferenz (Fig. 1) zwischen den in den Enden des Rohrs angeordneten Elektroden. Elektrisch. Das entlang der Röhrchenachse gerichtete Feld ist gleich dem Metall. Teilt. Ringe mit Omich verbunden. Spannungsteiler.

Bei der Veranstaltung wird die Hochspannung beispielsweise mit einem schnell bewegenden Band aus Isoliermaterial erstellt. Gummi. In dem Niederspannungsteil der Installation auf dem Band wird durch elektrisch angewendet. aufladen. Diese Ladung verläuft auf einem Band mit Metall. Nadeln, die von besonderem Wert aufgeladen sind. Generator bis zu mehreren. Zehn Quadrate. Das sich bewegende Band überträgt die Ladung in den Hochspannungsteil des U., der sich innerhalb des Hohlmetalls befindet. Deckel. Dort wird die Ladung mit Hilfe derselben Nadel vom Band entfernt und fließt von ihnen an der äußeren Oberfläche der Kappe. Das Potential der Kappe (und der gesamten Inneren, eingeschlossen, einschließlich der Ionenquelle und der Hochspannungselektrode des Rohrs), wenn Ladungen aufgenommen werden, steigt kontinuierlich an und ist auf den Zusammenbruch beschränkt.

Feige. 1. Schema des Gaspedators.

In K und c k a d n y c n e r a t o r a x Um große Potentialunterschiede zu erzeugen, werden Spannungsmultiplikationsschemata verwendet.

In der n e r e z a r i d n y x u beschleunigten sich zuerst umgekehrt. Ionen (Atome, die ein überschüssiges Elektron enthalten), und dann nach dem Entfernen von zwei (oder mehreren) Elektronen, die auf den Streu auftreten. Ionen. Sowohl die Quelle als auch die Ausgabegeräte von solchen W. sind unter dem Potential der Erde, und die Hochspannung, die mit einer rimablen Geräteelektrode ausgestattet ist, befindet sich in CP. Teile von W. Wiederaufladbarer W. erlaubt ohne Abbau, um zweimal (und mit tieferer Nabe und höher) Energiewerte zu erhalten.

Induktionsbeschleuniger. Andrücke. W. gehört Betatron und lineare Induktoren. W.

Feige. 2. Konzeptionelle Inzision eines Betatrons: 1 - Magnetstangen; 2 -hetifizierung einer Ringvakuumkammer; 3 -Ader; 4 - Elektromagnetwicklung; 5 - Yarmo Magnet.

Das Diagramm der Betatron-Vorrichtung ist in Fig. 4 gezeigt. 2. Beschleunigte Partikel (Elektronen) bewegen sich in einer Ringvakuumkammer 2 In der Freigabe eines Elektromagneten ( 1 - Magnetstöcke). Sie beschleunigen den Wirbel der Wirbel. Das Feld ist aufgeregt, wenn der Magn den MAGN geändert wird. Fließen, um die Umlaufbahn von beschleunigten Partikeln durchdringen. OSN. Ein Teil dieses Baches führt durch den Kern 3 In der Mitte gelegen. Teile des Betatrons. Wicklung 4 Füttern Sie zum AC. Schock. Mag-Konfiguration. Die Felder im Betatron sollten zwei Bedingungen gehorchen: 1) Mag. Induktion in das Zentrum. Orbit muss der sich ändernden Elektronenergie entsprechen; 2) Mag-Konfiguration. Die Felder in der Vakuumkammer sollten die Stabilität der Querbewegung von Elektronen oder, wie sie sagen, die Stabilität von ihnen gewährleisten bessere Schwingungen (siehe unten). Um und unterhalb der kammerringförmigen abgeschrägten Magnes. Pole erstellen ein Feld, das für eine solche Stabilität benötigt wird, und fällt in den Umfang (Abb. 8, b.).

Die Idee einer Betatron-Beschleunigungsmethode wurde 1922 J. Slepian (J. Slepian) ausgedrückt, die Grundlagen der Theorie werden 1948 R. Videroe (R. Wideroe) entwickelt. Das erste Betatron wurde 1940 erbaut. Einfachheit und Zuverlässigkeit der Betation ergab ihre weit verbreitete Verwendung in Technik und Medizin (im Bereich Energie 20-50 MEV).

In linearen Induktionsbeschleunigern, elektrische Stromleitungen. Felder (mit Spannung E.) Entlang der Gaspedalachse gerichtet. Elektrisch. Das Feld wird durch zeitgemäße Magazin induziert. Faden, der durch ein freundliche Ring-Ferrit-Induktoren passiert 1 (Abb. 3). Magn. Der Fluss wird in ihnen aufgeregt, kurz (Zehn oder Hunderte von HC) Stromimpulsen, die durch die Einfachheitwicklungen geleitet wurden 2 Induktivitäten einschließen. Der Fokus wird durch Längsgrößen hergestellt. Feld, To-Rye, erstellt von Coils 3 Innerhalb von Induktoren gelegen. Lineare Induktion W. Erlauben Sie den Datensatz (Kiloampear) -Reströme; Naib Mächtig von der Arbeit u.- ata (USA) - beschleunigt Elektronen in Energie 43 MEV mit einem Strom von 10 kA. Dauer der Stromimpulse 50 HC.

Feige. 3. Lineares Induktionsgerät beschleuniger: 1 -Serringer der Induktor; 2 - Entschuldigung wicklung; 3 -Focating-Spirale..

Resonante Beschleuniger. In Resonant W. Um die Energiegebühr zu erhöhen. Partikel werden mit RF Längsrichtung elektrisch verwendet. Felder. Die Beschleunigung in solchen Feldern ist möglich, wenn eine von zwei Bedingungen durchgeführt wird: oder beschleunigte Partikel müssen sich mit E-Mails mitnehmen. Die Welle, während sie seine Position relativ dazu aufrechterhalten (y mit etwa r und t e l und mit b e y y y in etwa l n o v, oder sie sollten nur zu solchen Zeiten mit der elektrischen Zeit interagieren. Das Feld hat die gewünschte (beschleunigende) Richtung und den gewünschten Wert (eigentlich resonant u.). Grundstücke, an der TO-RYE, die Wechselwirkung von Partikeln mit einem Beschleunigungsfeld, genannt. U S bis zu P und U und M und Z und Z um R und M und und und u mit k o r y y und m und p r o mee y u t k a m \u200b\u200bund. Auf dem Rest des Pfads erleben die Partikel nicht die Aktionen des HF-Felds oder weil es einfach nicht da ist, oder weil die Partikel durch die Bildschirme geschützt sind.

W. Mit einer Laufwelle gelten im OSN. Um die Lungenpartikel (Elektronen und Posigronen) zu beschleunigen, ist die Geschwindigkeit des To-Rye bei niedrigen Energien nicht sehr unterschiedlich. Phasengeschwindigkeit el - Magn. Wellen in Vakuumwellenleitern übersteigt immer die Lichtgeschwindigkeit; Wellenleiter mit einem perforierten System laden. Die Membranen, Sie können die Geschwindigkeit der Welle verlangsamen, aber nicht sehr viel. Daher, um langsame Partikel von W zu beschleunigen. Es gilt nicht mit einer Laufwelle.

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Feige. 4. Schema des Videroe-Beschleunigungsgeräts: 1 - Spann-F-Röhrchen; 2-Generator-RF-Schwankungen; 3 - Spannweiten;

Linearresonanzbeschleuniger. Der einfachste Resonanz W. S. S. C K O r I t E E E E (4). Angeordnet durch ein Balkenmetall. Polrohre werden (nach einem) an den Polen des HF-Generators verbunden. Bei Beschleunigungslücken (Intervalle zwischen entgegengesetzt geladenem Gang) wird ein Längselektriker erzeugt. RF-Feld mit einer Spannung der Reihenfolge von Hunderten von Quadratmetern. Die für den Beschleunigungsspalt geeignete Partikel zum rechten Zeitpunkt werden vom elektrischen Wert beschleunigt. Das Feld und dann "verstecken" in ein anderes sanftes Röhrchen. Seine Länge und Geschwindigkeit des Partikels werden untereinander vereinbart, so dass die nächsten Spaltpartikel zu diesem Zeitpunkt als elektrisch geeignet sind. Das Feld hat die richtige Richtung und die Größe, d. H. Dieselbe Phase wie in der vorherigen Beschleunigungsspalt. Dafür ist es notwendig, einen Zustand zu haben

wo / Dichterohr und Beschleunigungsspalt; - Partikelgeschwindigkeit, ausgedrückt in den Anteilen der Lichtgeschwindigkeit C; -Tlin Wave E-Magning. Schwingungen (in Leere); p.- Liebe Ganzzahl. Das beschleunigte Bündel ist aufgrund der Kette von Partikeln von Partikeln (Kanone), die durch Beschleunigungslücken mit richtiger elektrisch geleitet. Felder. Bei der Entwicklung der Struktur von linearem W. Es ist wichtig, die Längen nicht nur sanfte Röhrchen richtig auszuwählen, sondern auch beschleunigte Lücken. Diese Längen sollten einerseits groß genug sein, um spezielle Spannungen (Hunderte von KV und manchmal MegaTaolt) standhalten, und andererseits ist es ziemlich klein, so dass die Phase der HF-Schwingungen während des Partikels ist nicht zu viel.

Mit einer Erhöhung der Geschwindigkeit von Partikeln werden Videroe-Beschleuniger der Beschleunigten von Aliarden unwirksam und unterlegen. Sie sind nicht mit dem Generator verbunden, befinden sich jedoch in den langen Zylindern aufeinander. Der Resonator, El-Magning ist in K-ROM aufgeregt. Schwingungen. Das HF-Feld, das K-Rye von den zahlreichen Röhren entfernt, ist auf dieselbe Weise wie in einem herkömmlichen Resonator verteilt, seine Achse ist mit den Beschleunigungslücken konzentriert. Das Layout der Elemente "Beschleunigungsfreiheit - poliger Beschleunigungsspalt" usw. bleiben wie in Videroe-Beschleunigern, aber der Zustand (1) dauert

Lineares Resonant W. Wirklich arbeitet, wenn sie mit recht schnelleren Partikeln injiziert werden, mit W. Direkte Aktion vorgenäht werden, oder mit u. mit einem signierbaren Hochfrequenzfokus. - V.

Cyclotronen.- Forener und historisch das erste W. cyc-lich. Typ (Abb. 5). In sosovr. Verständnis mit Zyklotronen namens resonant Cyclicks. U., die mit dem führenden Magn der Zeit arbeiten. Feld und mit dem Pfosten, Frequenz des beschleunigenden HF-Felds. In einem gewöhnlichen Zyklotron Magn. Das Feld hat Azimut und fast unabhängig vom Radius; Die Flugbahnen beschleunigter Partikel haben die Art der Spiralspiralen. Herkömmliche Zyklotrons werden verwendet, um schwere nichtrelativistische Protonen und Ionenpartikel zu beschleunigen. Vakuum-Cyclotron-Kamera ist externe begrenzt. Zylindermauer. Formen und zwei flache horizontal angeordnete Abdeckungen. Die Polen des Elektromagnetens von gewöhnlichen Zyklotrons erzeugen in der Kammer fast homogen (leicht fallen in den Umfang). Feld. Der Beschleunigungsspalt wird durch Abschnitte von zwei in der Kammer angeordneten Elektroden gebildet und mit der Form von hohlen Halbzylindern ineinander umgewandelt, - d u a n t. Duangs beitreten die Pole des Hochspannungsgenerators durch die Viertelwellenleitungen.

Feige. 5. Zyklotron-Gerätediagramm.

In einem Teilchen, das sich um den Kreis bewegt, ist Centripetromit gültig. Lorentz Power. gleich der Zentrifugalfestigkeit, bei der R der Radius der Krümmung der Flugbahn ist, Ze.- der Träger des Partikels. T. ungefähr., Wir wenden sich auf bequemere Einheiten, wir bekommen

wo pc.- Pulsleistungspartikel r. Auf die Lichtgeschwindigkeit mit - Es wird in MEV-Induktionsmesskamm exprimiert. Feld BEIM Es wird in Teslas gemessen und R-in m.

Maximale Energie, Erreichung des herkömmlichen Zyklotrons; Macht Protonen aus in Ordnung. 20 MEV und die Häufigkeit des Beschleunigungsfeldes (wann In \u003d. 2 TL) - OK. 30 MHz. Bei hohen Energien kommen beschleunigte Partikel aus Synchronismus mit Beschleunigungsspannung aufgrund der für Querstabilität erforderlichen Verringerung BEIM Von der Mitte bis zur Peripherie und aufgrund relativistischer Wirkungen.

Herkömmliche Zyklotrons werden häufig verwendet, um Isotope zu erhalten, und in allen anderen Fällen, wenn Protonen (oder Ionen) mit einer Energie von bis zu 20 MEV (oder ~ 20 MeV / Nucleon) benötigt werden. Wenn die Protonen mit höherer Energie benötigt werden (bis zu mehreren. Hundert MEV), werden Cyclotrons mit einer azimutalen Zeichnung von Magning verwendet. Felder. Die Stabilität der Querbewegung in solchen Cyclodernronen ist aufgrund der Aufgabe der azimutalen Symmetrie von Magning sichergestellt. Die Felder und die Wahl einer solchen Konfiguration, k-Paradium, ermöglicht es, den Widerstand der Bewegung und mit zunehmender (im Durchschnitt) an den Umfang der Magnes-Werte aufrechtzuerhalten. Induktion.

Der Beschleunigungsverfahren in Cyclotron erfolgt kontinuierlich: Gleichzeitig verlassen einige Partikel nur die Ionenquelle, andere mitten in dem Weg, und der dritte Finish den Beschleunigungsverfahren. Typischer aktueller interner. Das Bündel in Cyclotron ist ca. 1 mA, der Strom des entfernten Strahls hängt von der Wirksamkeit des Auswurfs und der thermischen Stabilität der Ausgangsfolie ab. Es ist normalerweise mehrere. Zehner MCA.

Phazotronen. In Phasotronen Magn. Das Feld ist ständig rechtzeitig und sein Zylinderrich bleibt erhalten. Symmetrie. Magn. Das Feld nimmt auf den Umfang ab, wobei die Frequenz der Zirkulation von Partikeln mit einer Erhöhung ihrer Energie verringert wird, und die Frequenz des Beschleunigungsfeldes wird entsprechend reduziert. Gleichzeitig verschwinden Einschränkungen auf die Energie von beschleunigten Partikeln, aber die Intensität des beschleunigten Strahls verringert jedoch scharf (um mehrere. Bestellungen). Die Änderung der Frequenz des Beschleunigungsfelds führt dazu, dass der Beschleunigungsvorgang in Zyklen unterteilt ist: Ein neuer Teil der Partikel kann erst nach Abschluss der vorherigen Batchung in ein Phazotron eingegeben werden, und die Frequenz wird in die Quellenwert. Der übliche Arbeitsbereich von Phasotronen aus mehreren. Hunderttausende Mev. Mit einer weiteren Erhöhung der Energie wird die Größe der Magnete zu groß, und ihr Gewicht und die Kosten steigen übermäßig. Kürzlich (90er Jahre.) Neue Phasorrons sind nicht gebaut. Für Energien zu mehreren. Sothela MeV verwenden Cyclotrons mit Azimut-Variation von Magn. Felder und Um bis zu hohen Energien zu beschleunigen, verwenden Synchrotrons.

Synchrotron Anwenden, um Partikel aller Art zu beschleunigen: eigentlich Synchrotrons für Elektronen und Synchrore für Protonen und andere Ionen (alte Namen - Synchuropasotron, siehe Synchrotron-Proton). Energie, die Partikel in Synchrotronen werden an einen Schwarm beschleunigt, der auf Elektronen mit einer Kraft der Synchrotronstrahlung begrenzt ist, und nur für Protonen und Ionen mit Abmessungen und Kosten von U.

In den Synchronen der Konstanten im Prozess der Beschleunigung bleibt die Umlaufbahn, die Partikel von To-Swarm adressiert werden. Blei-Magn. Das Feld entsteht nur entlang eines schmalen Pfads, der die Ringvakuumkammer abdeckt, ein Partikel bewegt sich in einem Schwarm. So klar von (3) mit dem Beitrag. Magnradius. Die Induktion sollte den Anteil erhöhen. Pulsbeschichtete Partikel. Die Häufigkeit der Zirkulation von CO (mit dem Pfosten. Die Länge des Orbits) ist dem F-Loi-Impuls zugeordnet

wo ist die Qualität, mit K-Roy, würde es in einem Synchrotronpartikel ansprechen, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt. Die Frequenz des Beschleunigungsfeldes kann mit der Frequenz der Zirkulation von Partikeln oder für eine ganzzahlige Zeit übereinstimmen (sie wird aufgerufen. Zu R und T o s t l) überschreiten es. T über., In elektronischen Synchrotrons (immer in Ryy p \u003e\u003e mc.) Die Häufigkeit des Beschleunigungsfeldes ist zwar konstant, während die Induktion von Magning. Felder nimmt zu. In Proton-Synchrore, während des Beschleunigungszyklus, während des Beschleunigungszyklus, als eine Magazitätseinführung. Felder und Häufigkeit der Beschleunigungsspannung.

Mikrorrone.-Ciclich. W. mit post. Magn. Das Feld und mit Inkrement von Energie auf dem Umsatz, der der Energie der Tiefe des Elektrons (0,511 MEV) entspricht. Wenn das gesamte Energieinkrement auf einem kurzen Grundstück auftritt, dann in der Post. Magn. Das Partikelfeld bewegt sich mit einer kreisförmigen Umlaufbahn zum anderen. Alle diese Umlaufbahnen betreffen einander am Standortpunkt des Beschleunigungsgeräts. Elektronenergie in solchen W. erreicht mehrere. Zziger mev.

Größen von Beschleunigten. Beschleunigungskomplexe.. Die Länge von linear u. wird durch die Energie von beschleunigten Partikeln und der Beschleunigungsrate bestimmt, und der Radius der Krümmung der Krümmung der Umlaufbahn der Ringbeschleuniger - Partikelenergie und max. Induktion des führenden Magners. Felder.

In sosovr. Elektronische lineare U. Die Beschleunigungsrate beträgt 10-20 mev / m, in Proton - 2,5-5 MEV / m. Die Erhöhung des Beschleunigungsstempels wird in zwei Achsen gedrückt. Schwierigkeiten: Um Widerstandsverluste in den Wänden der Resonatoren und der Gefahr von elektrisch zu erhöhen. Schläft. Ultraschallresonatoren können verwendet werden, um resistive Verluste zu senken (die ersten Menschen haben bereits begonnen, um zu arbeiten); Um Breakdies zu bekämpfen, ist es gründlich die Verteilung des Elektrors ausgerichtet. Felder in Resonatoren, vermeiden lokale Inhomogenitäten. Vielleicht kann die Beschleunigungsrate in Proton linear W. in der Lage sein, die Zeit mit einer Größenordnung im Laufe der Zeit zu steigern.

Abmessungen von cyclischer U. Sind mit der Induktion des führenden Magners verbunden. F-Loi-Felder (3). Beim Beschleunigen der einzelnen aufgeladenen Partikel und des Durchschnitts durch den Ringwert TL (was entspricht Diese F-la gibt (m). In Übereinstimmung mit diesem sollte W. auf 1 Tev einen Umkreis von ~ 20 km haben. Solcher W. Um vor der Erde gegen Strahlenbildung zu schützen. Riesige Größen von W. Große Energien führen zu Investitionen, die von Milliarden von Dollar ausgedrückt werden.

Die obigen Schätzungen gelten für W., Mag. Blöcke des To-Rye enthalten Eisenjoch. Erhöhen, ansteigen B. MAX über 1,8 TL ist aufgrund der Sättigung von Eisen nicht möglich, aber dies kann durch Bewegen in den supraleitenden Magning erfolgen. Systeme. Das erste solcher W.-Tevatron arbeitet bereits im Labor. Fermi in den USA. Magn. Das Feld in Blöcken, das von einem Kabel mit NBTI-Venen in einer Kupfermatrix aufgewickelt ist, kann mit einer Geschwindigkeit von 4 K auf 5-5,5 T angehoben werden, und wenn das Tempo auf 1,8 auf oder während des Übergangs zu NBSN-zu fällt 8 -10 tl. (NBSN-Legierung bei der Herstellung von Beschleunigern wird wegen seiner Zerbrechlichkeit nicht verwendet.) Eine weitere Abnahme der Templer ermöglicht es Ihnen, sich noch größer zu bewegen. Felder, aber wirtschaftlich unrentabel; Die Abmessungen von W. werden reduziert, aber die Anzahl der teuren und energieintensiven kryogenen Geräte steigt an.

Weniger hart definierte minimal gültige Werte. BEIM. In W. mit einem Eisenjoch B. Min sollte nicht weniger sein (6-10). 10 ~ 3 T., da bei kleineren Feldern zu viel Beitrag zur vollen Größenordnung leistet. Die Induktion beginnt, Restmagnungen zu machen. Felder, die räumliche Verteilung von To-Ryy ist in der Regel ungünstig. Einstellung B. Max / B. Min, und deshalb das Verhältnis von Impulsen aus ausgeworfenen und injizierten Partikeln in W. mit herkömmlichen Magneten, deshalb ist es deshalb von 200-300. In supraleitenden Magnes. Systeme Dieser Bereich erweist sich als noch weniger, da mit kleinen Feldern in Leerzeichen. Magn-Verteilung. Die Induktion beeinflusst stark die Wirbelströme in supraleitenden Leitern. Diese Einschränkungen sind einer der Gründe, die zur Tatsache führen, dass alle Major beschleunigt. Komplexe enthalten mehrere. Konsequent arbeiten wtig: linear u.-Injektor, eins oder mehrere. intermediäre u.- booster Schließlich die Haupt-W., die kommende Ladung. Partikel zu äußerster Energie und möglicherweise ein kumulativer Ring. Schema beschleunigt. CERN-Komplex ist in Fig. 4 gezeigt. 6.

Der Bau und der Betrieb dieses Komplexes wird von dem Commonwealth of Europe pro -gewaschen und finanziert. Naib U., das Teil des Komplexes ist, ist ein kumulativer kollisionaler Elektronen-in-Zitron-Ring-LEP, der elektronische und Positronstrahlen zu einer Energie von 45 GeV beschleunigt wird. W. In einem tiefen unterirdischen Tunnel gelegen und einen Umfang von 27 km. In diesem Tunnel in den 90er Jahren. Es wird angenommen, dass es angenommen wird, ein großes supraleitendes Hadron Collider (Großes Hadron Collider) aufzubauen, die die Beschleunigung von Protonen und Antiprotonen an die Energie von 7 TEV und in der Zukunft berechnet und Ionen beschleunigt.

Feige. 6. Schema des Gaspedalkomplexes des CERN (Schweiz).

Zur Injektion in LHC wird der SPS-Beschleuniger verwendet (Super Proton Synchrotron), an der der Ausgang der Kanalprotonen eine Energie von ~ 450 GeV aufweist. Der Umfang dieses Beschleunigers beträgt 6,9 km, er befindet sich unter dem Boden in einer Tiefe von 40 m. SPS erhalten starke Partikel von Proton Synchrotron PS, in K-RY, in K-RY, wiederum, Protonen und Ionen, die sich von dem "Isold"-Booster fallen, und Elektronen und Positron aus der Bustra-Ära.

In Russland ist Naib. Proton (und Ion) u. (70 GeV) arbeitet in Protvino (ok serpukhova, mosk. Region). Damit begann der Bau des beschleunigten und kumulativen Zentrums (OC) mit einem Umfang von 21 km. Es ist so gestaltet, Protonen und Antiprotonen auf die Energie von 3 TEV zu beschleunigen. Im International United Institute of Atomforschung (Jinr, Dubna, Mosk. Region) arbeitet Proton Synchrotron, beschleunigte Protonen auf 9 GeV, Phazotron und supraleitende U-Ionen - Nuklotron, beschleunigte Ionen auf Energie 6 GeV / Nucleon.

In den theoretischen theoretischen. und experimentieren. Physik (ITEF, Moskau) Proton Synchrotron beschleunigt Protonen auf die Energie von 9 GeV.

Phasenschwingungen. Wie bereits erwähnt, wird in Resonant W ein Bündel beschleunigter Partikel spontan in Gerinnsel aufgeteilt. Center. Cuchkow-Partikel sind ein weiterer Zeitansatz für den Beschleunigungsspalt (in zyklisch. U.) oder mit dem nächsten beschleunigenden Spalt (in linearem U.) in diesen Momenten der Zeit, in denen die Phase der Beschleunigung der HF-Spannung den gewünschten Wert hat. Solche Partikel werden aufgerufen. R a v n o v e c n y m und. DR. Kreispartikel in den Beschleunigungsprozess-Oszillatoren in der Nähe des Gleichgewichts, dann vor ihm, der sich hinter sich heraus. Diese Schwingungen werden aufgerufen. Phase. Sie werden von Oszillationen von Energie und Impuls beschleunigter Partikel begleitet, relativ zu der Energie und dem Puls des Gleichgewichtspartiks.

Betrachten Sie die Phasenbewegung in linearem W. Wir nehmen es, um zu erleichtern, dass die beschleunigenden Lücken so kurz sind, dass die Partikel fast sofort passieren. Lassen Sie etwas Partikel der Lücke später als das Gleichgewicht näherten. Damit sie mit ihr aufholt, sollte er mehr Energie bekommen, wenn Sie die Lücke passieren. Im Gegenteil, das Partikel, das vor dem Gleichgewicht in die Lücke kam, sollte weniger Energie bekommen.

In FIG. 7 Die sinusförmige Kurve zeigt die freiwillige Spannung E. HF-Felder beschleunigen. Die gestrichelte Linie markiert Spannung, das K-Paradium sollte zum Zeitpunkt des Durchgangs des Gleichgewichtspartikels so existieren, dass er sich der nächsten Zeitlücke nähert. Auf jeder Zeiträume E. Es gibt zwei solcher Punkte: MIT und D.. Sehen Sie jedoch jedoch, dass die Bewegung nur am Punkt von C stabil ist. Nur an diesem Punkt in den späteren Zeitpunkten steigt die Feldspannung an und verringern sich in früheren Momenten.

Feige. 7. Um das Prinzip des Autophazits zu diskutieren.

Eine detaillierte Analyse der Längsbewegung von Partikeln zeigt, dass es mit einer ausreichenden Amplitude der HF-Schwankungen immer einen Bereich der stabilen Phasenbewegung gibt - in diesem Fall ein Bereich, der sich um den Punkt C befindet. Diese Anweisung wird aufgerufen. Prinzip auto-Phasenfassung..

In cyclischem Wasser hängt nicht nur die Geschwindigkeit von Partikeln von der Energie ab, sondern auch der Länge des Weges, der durch den zuvor beschleunigenden Spalt anschließend anschließend (wenn es mehrere gibt), sowie der Umfang der Flugbahn. Wir führen den Koeffizienten ein. Erweiterungen Orbit.

wo L. - Perimeter-Orbit, r.-Impulsepartikel. Die Änderung der Zeit, die das Partikel verbrachte, um W. anzunehmen, hängt von seinem Impuls ab und wird von F-Loi beschrieben

wo der G-Lorenz-Faktor des Partikels in linearem W \u003d 0 ist und stabil ist MIT. In cyclisch u. widerstandsfähiger Punkt C und wann Punkt D.. Energie, mit einem Schwarm, diese Punkte ändern sich, entspricht der Beziehung

und genannt. An R & T und CH E S zu über uh e n r und e (in eng. Literatur - Übergangsenergie). An diesem Punkt muss die Beschleunigungsspannungsphase von einem "synchronen Punkt" zur anderen eingesetzt werden. Bei der Annäherung an Kritik. Die Häufigkeit der Phasenschwingungsfrequenz (in cyclisch u. Sie werden häufig als Radio-by-Phase bezeichnet) Abnahme und die Phasenabmessungen der Gerinnseln sind stark verringert, und die Streuung von Partikeln für Impulse (und von Energie) nimmt zu. Zum Zeitpunkt des Übergangs durch Kritiker. Die Energie erhöht den Einfluss von Split. Ansichten von Instabilitäten. Je nach Designmerkmale, U.- vom Wert von A-Kritikern. Energie kann innen oder außerhalb des Betriebsbereichs der Energien liegen.

Das Problem der Querstabilität. BETTRONIC Oszillationen. In einem großen Ring, W. Während der Beschleunigung des Partikels wird der Weg hergestellt, gemessen an Hunderttausenden oder sogar Millionen km. In der Anhäufung. Systeme auf diese Weise sind noch ein paar. Es gibt mehr Aufträge und in kleinen u.- auf mehreren. Es gibt weniger Bestellungen, aber im Vergleich zum Durchmesser der Vakuumkammer ist es immer sehr groß, die Querabmessungen des Qui überschreiten normalerweise nicht zwei Dutzend, sahen die Kollision von Partikeln mit den Wänden der Kamera zu ihrem Verlust. Die Beschleunigung ist daher nur möglich, wenn ein gründlich berechnetes und ausgeführtes Fokussiersystem vorhanden ist.

Mit einem beliebigen Wert der Energie des beschleunigten Partikels (im Bereich der Stabilität von Phasenschwingungen) im Ring W. gibt es einen geschlossenen (stabilen) Orbit. In einer Vakuumkammer W sein, bewegen sich Partikel in der Nähe dieser Umlaufbahn und begehen in der Nähe bETTRONIC Oszillationen . Die Hardware dieser Schwingungen übertrifft die Frequenzen von Phasenschwingungen, so dass bei der Untersuchung von Betatron-Schwingungen, die Energie von beschleunigten Partikeln und der Position der geschlossenen Umlaufbahn als konstant betrachtet werden kann.

Für theoretisch. Die Berücksichtigung von Betatron-Schwingungen erforscht in der Regel Bereiche, die beschleunigte Partikel in "Phasenebenen" ( r, r r) und (z, p. z) wo r. und z. - horizontale und vertikale Partikelkoordinaten ( r \u003d r - r 0, wo R.-Dius-Partikel, R. 0 - der Radius der Gleichgewichtsbahn), a p R. und p Z.- die entsprechenden Komponenten seines Impulses. Mit unübertroffener Bewegung haben diese Bereiche ein Ellipsenformular. Gemäß Liouville Theorem.Die Werte des Quadrats ändern sich nicht beim Bewegen. Bei der Beschleunigung des Partikels kreuzt das Partikel das Polynom. InhomogenitätszaG. und elektrisch. Felder. Gleichzeitig kann ein von einem Strahl in den Phasenraum besetzter Bereich eine komplexe Form erwerben, so eff. Die Größe des Quadrats ist der Bereich der beschriebenen Ellipse - zunimmt. In einem sorgfältig abgestimmten W. Diese Erhöhung tritt nicht auf. In Anwesenheit der Kommunikation zwischen horizontalen und vertikalen Bewegungen wird nicht jeder der angegebenen Bereiche aufrechterhalten, ein Volumen, das von einem Strahl in einem vierdimensionalen Raum ( r., z, p r, p z).

Trainieren. Das Interesse ist in der Regel ein Bereich, der von einem Balken nicht in Phasenebenen, sondern in Flugzeugen belegt ist ( r., F. R.), (z., F. Z.) wo q. R. und Q. Z.-GLISTS, Bauteile der Partikelraten mit einer Tangente der Gleichgewichts-Orbit. Diese Bereiche werden aufgerufen. g o p und z o n t a l n y m (oder r und d und l n y m) und in e r t i und l n y m (oder s und s und und l m) emittans. Strahl E. R. und E. Z.. Übergang von den Impulsen zu den Ecken ist von F-Lamen gegeben

wo r.-ähnliche Bestandteil des Impulses fällt das K-Paradium fast mit dem vollständigen Impuls zusammen; r. 0 \u003d TC.. Aus dem Liouville-Theorem folgt, dass die Integrale der Bewegung Werte sind p.e. R. und p.e. Z. oder dementsprechend die BGE R. und BGE. Z.K-Ryy rief an. N o rma l und z o v a n n y m und u m und t und n mit und m und.

Es ist klar, was klar ist, dass, dass bei beschleunigten, normalisierten Emitten unverändert bleiben, und ordinärer Emit-Tansy E R. und E. Z. abnehmen als 1 / bg. Dementsprechend werden die Quergrößen des Strahls verringert.

Das wichtigste Merkmal von Jedes W. ist ihr ein Ks e p t a n s - naib. Emittanz, zu ry u. Vermisst verlustfrei. Die hohe Intensität des beschleunigten Strahls kann nur in W. mit einer ziemlich großen Akzeptanz erreicht werden.

Mit den angegebenen Größen der Vakuumkammer, der Akseption W. proportional bis max. Die Ecke, die zu RY, kann Flugbahnen von Partikeln mit einer Gleichgewichts-Orbit sein, und daher umgekehrt proportional zur Wellenlänge von Betatron-Schwingungen. Vertikale und horizontale Akzepte von W. sind proportional, t. Oh. Die Anzahl der Betatron-Schwingungen durch Umsatz Q R. und Q Z K-Rye ist so wünschenswert, um zu steigen. In allen vorhandenen u. Q R. und Q Z ist nahe beieinander. Wenn beide weniger als 1 sind, wird der Fokus aufgerufen. C l a b o (m gk über y) und wenn mehr als 1-s und l und n etwa y (gut).

Alle Ganzzahlen und Halbwerte Q R. und Q Z verboten. Mit beabsichtigtem Q Partikel werden zu Magn. Elemente in derselben Phase von betatronischen Schwingungen, die Wirkung der Feldfehler ist gebildet und ein resonantes Routing von Schwingungen erfolgt (in n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und n und y). Um die gesamten Werte gibt es verbotene Frequenzbereiche, in den Inkrementen von Schwingungen, obwohl sie durch Größe begrenzt ist, aber er sich als inakzeptabel groß darstellt. Die Größe der Vakuumkammer ist überlegen.

Sexuelle Werte Q R. und Q Z ist aufgrund des Auftretens von PA und M E T R i n, die aufgrund der Unregelmäßigkeiten des Magg-Gradienten entstehen, verboten. Felder. In einigen Fällen, insbesondere in den Laufwerken, beeinflussen sie auch höhere Bestellungen.

In cyclick. W. Fokus von Partikeln Verwenden Sie Quer-Magnes. Felder. In einem homogenen führenden Feld gibt es nur horizontal, und es gibt keinen vertikalen Fokus ( Q Z \u003d 0) Dieses Ergebnis ist leicht zu verstehen, was darauf hinweist, dass, wenn sich die Partikel in einem homogenen (vertikalen) Magning bewegen. Feld ( B r \u003d. 0, B z \u003d. Const) Lorentzs Kräfte haben nicht die Komponente für Z und die Partikel behalten den Anfang auf. axiale Geschwindigkeit. Die für den axialen Fokus notwende Kräfte entstehen nur in Gegenwart einer radialen Komponente von Magn. Felder.

Mag-Konfiguration. Felder hängen von der Form von Polspitzen ab. In FIG. 8 ( eIN.) und 8 ( b.) dargestellte Polspitzen mit einer Form der Rotationsform (um die Achse z.). In FIG. 8 ( aber) Flachpole, die ein homogenes vertikales Feld erstellen, sind dargestellt, solche Felder erzeugen keinen axialen Fokus. In FIG. 8 ( b.) Das Bild des Feldes, das zwischen den Polen entsteht, der einen Spalt erzeugt, der sich auf die Peripherie ausdehnt. In diesem Fall erfasst die Lorentz-Leistung die Fokussierung (Rückkehr in die zentrale Ebene) axiale Komponente. Das Erscheinungsbild des axialen Fokus wird jedoch von der Schwächung des Radials begleitet: Die an den Umfang abgelagerten Partikel, die in den Umfang zurückgewiesen werden, sind langsamer zum Gleichgewichtspfad, da sie in ein schwächeres Feld fallen.

Feige. 8 aber- Magnetkräfte in einem einheitlichen Feld; b.- Magnetkräfte im Feld nehmen an der Peripherie ab.

In linearem W. Das Problem der Fokussierung ist ebenfalls wichtig, obwohl er nicht so kritisch ist, wie in ringförmig: Länge des Partikelpfads in linearem W. in der Nähe und beschleunigte Partikel werden nicht in die Störungen des Feldes zurückgegeben.

In cyclisch u., Mag. Das System von K-Rye hat azimutale Symmetrie, F-la

Gleichzeitiger Widerstand radial. und axial. Bettronic Oszillationen sind in diesem Fall nur überhaupt möglich. In einem schwachen Fokus (siehe Fokussierung von Partikeln in Gaspedal). In einem starken Fokussierfeld konzentrieren sich auf z und defokussiert r., Wir werden durch Bereiche ersetzt, die horizontal und defokussiert durch vertikale Koordinaten fokussieren. Mit den folgenden. Die Position solcher Websites und die richtige Wahl der Mag-Gradienten. Die Felder und die Geometrie von Magneten Das System als Ganzes erweist sich als Fokussierung, und sowohl die resultierenden Betatron-Frequenzwerte können das Gerät erheblich überschreiten.

In U. Bei starker Fokussierung gelten Quadrupol-Magnes. oder elektrisch. (mit kleinen Energien beschleunigter Partikel) Felder. In FIG. neun ( aber) Der Quadrupol-Naya-Magn ist dargestellt. Linse, wodurch das Fokussieren in vertikaler Richtung (entlang der Z-Achse) und durch den Radius defokussiert wird r. Magn. Feld. Die Vakuumkammer befindet sich entlang der Linsenachse zwischen seinen Polen (in Fig. 1 nicht dargestellt). Positiv geladene Partikel "fliegen" an den Leser. Vier Partikel und die auf sie wirkenden Lorentz-Kräfte sind von Punkten und Pfeilen dargestellt. Im Fokussierradius (und Defokussieren z.) Mag-Linsen. Pole N. und S. Plätze tauschen. In den ringförmigen US-Magneten erstellen Sie einen führenden Magn. Das Feld befindet sich zwischen den Linsen. Sie schaffen einen homogenen Magn, der entlang der Achse gerichtet ist. Feld. In einigen u. Anlegen von Magneten mit kombinierten F-Rationen. Ihr Magn. Das Feld enthält sowohl ein Dipol (Antriebsfeld) als auch eine Quadrupolkomponente (Fig. 9, b).

Rks. neun. aber-Kavaitol-Magnetlinse; b.-Magnetischer Block mit kombinierten Funktionen.

Für Querfokussierung in linearem W. Es ist möglich, EL-Magning zu verwenden. WAVE, K-Paradium beschleunigt Partikel. In gewöhnlichen Wellen jedoch E.-Type-Punkte, die einer stabilen Phasenbewegung entsprechen, sind für Querschwingungen instabil, um umgekehrt. Um diese Schwierigkeit umzugehen, können Sie den alternativen Phasenfokus verwenden (Punkte MIT und D. In FIG. 7 ersetzen sich konsequent gegenseitig) oder verlassen Sie die azimutale Symmetrie des elektrischen Stroms. Felder im Resonator (QUADRUPOLE RF FOCUS). Am häufigsten werden jedoch Quadrupolfelder, die von Specials erstellt wurden, für den Querfokus verwendet. Magn. Linsen. Aus den 80er Jahren. Für die Herstellung solcher Linsen begannen die Post zu benutzen. Magnete (SMCO-Legierung).

Effekte, die mit Intensität verbunden sind. Neben der Resonanz, ergibt sich aus der Wechselwirkung eines Strahls mit äußerer. Felder, mit großen Strahlenstufen, spielen eine Rolle, um eine Rolle zu spielen. Die Art der Instabilität, die mit den Wechselwirkungen der Strahlpartikel miteinander verbunden ist, mit den Elementen der Vakuumkammer und des Beschleunigungssystems und in der U. mit den entgegenkommenden Strahlen und mit den Wirkungen der Strahlen aufeinander. Naib Einfach unter diesen Effekten ist die Coulomb-Verschiebung der Häufigkeit von Betatron-Schwingungen. Elektrisch. Das Strahlfeld repliziert die äußeren Teilchen an der Peripherie und wirkt nicht auf das zentrale Teilchen der Uhr. Infolge dieser Häufigkeit von Betatron-Schwingungen von Partikeln im Strahl beginnen sie von der Häufigkeit von Schwingungen des Schwerpunkts von Schwerkraft. Wenn diese Differenz den Abstand zwischen den nächstgelegenen verbotenen Werten überschreitet Q, wenn eine Konfiguration, W. Teil des Strahls ist zwangsläufig verloren. Elektrost-Tich. Die Abgabe von Partikeln beeinflusst die Phasenschwingungen des Strahls (insbesondere führt zur Wirkung der "negativen Masse").

Ein Bündel beschleunigter Partikel interagiert mit seinem elektrostatisch. Ein Bild in einer Vakuumkammer und in IT-Objekten (Resonatoren von Beschleunigungsstationen, Sensoren von Messgeräten, Teilen und Eingängen des Vakuumsystems usw.). Gleichzeitig wirkt die Kraft auf jedes Partikel, Anteil. Die Strahlverschiebung in der Kammer ist relativ Equilibriumbahn und ihre lineare Dichte. Infolge dieser Interaktion gibt es E-Mail. Felder, die auf spätere Flutter-Partikel (der Effekt "g o l o v-x o c t") und das Erscheinungsbild der Partikel selbst bei der Rückführung dieser Partikel in den angeregten Bereich handeln. Die angegebene Wechselwirkung führt zu einer Anzahl von Effekten, die zum Verlust der Strahlstabilität führen. Neben dem bereits erwähnten "Kopfschwanz-Effekt kann es ein R E und mit T und N und in etwa mit t (Wechselwirkung mit dem elektrischen Zug entlang der Kamera liegen. Ein Bild eines Strahls, C-RYO-Verzögerungen in der Phase fällig zur endgültigen Leitfähigkeit der Kammerwände), Mikrowelleninstabilität (Interaktion mit aufgeregten Objekten, die bei hohen Frequenzen angeregt sind) usw.

Beschleunigten mit Gegenstrahlen (Colliders). Bei der Erzeugung neuer Teilchen im Kollisionszustand sollte Energie, die der Energie von Born-Partikeln entspricht oder überlegen ist, freigesetzt werden, d. H. Hundert MeV und manchmal viele Dutzende von GEV. Bei solchen großen Energieverbrauch verliert nicht nur der Wert. Die Kommunikation von Partikeln, die im Ziel enthalten sind, aber auch den Anschluss von Nukleonen im Kern, so erfolgt die Auswirkungen auf einzelne Nukleons oder sogar einsame Komponenten des Nucleon. T.n. kumulative Prozesse, Kam, kann als einfach gesehen werden. Kollision eines beschleunigten Partikels mit zwei oder mehreren. Nukleonen sind wissenschaftliches Interesse, aber bei hohen Energien sind extrem selten.

Wie bereits erwähnt, kann mit der Kollision der Partikel in der Anzahl der Energie die gesamte, die während der Beschleunigung erzielte Energieartype realisiert werden, während, wann das schnelle Proton mit einem festen Ziel-Nukleon kollidiert, nur ein Teil dieser Energie verwendet wird. Also für die Erzeugung. J./ Y-Meson-Protonenenergie sollte 3,7-mal höher sein als REST-Energie J./ Y-Meson, und um Z 0 -Boson zu erzeugen, benötigen Sie 50-facher Energieüberschuss. Die Erzeugung von schweren Partikeln auf festen Zielen ist daher katastastisch nachteilig, und es ist notwendig, in Collage-Demen zu bewegen. In Kollidieren können sich die Partikel aufeinander oder in einem Ring (Partikel und Antizipinas) oder in zwei kreuzenden Ringen zueinander bewegen.

Technik arbeitet mit der Ansammlung. Ringe, in denen sich Gegenstücke bewegen, sehr komplex. Anzahl der Kernreaktionen, die pro Zeiteinheit auftreten, erweist sich als Tausende von Tausenden weniger als bei festen Zielen aufgrund der extremen Sparität der Balken. Die Wirksamkeit von Colliders wird akzeptiert, um sie zu charakterisieren leuchtigkeit , t. e. Die Zahl, an die Heilung, die Sie multiplizieren müssen, um es zu multiplizieren. Der Querschnitt der Reaktion besteht darin, die Anzahl solcher Reaktionen pro Zeiteinheit zu erhalten. Laminitätsanteil. Die Herstellung von Intensitäten kollidierter Strahlen und Rückenproportionen. Die Querschnittsfläche der Balken (wenn sie gleich sind). Aufgestellte Bündel sollten also viele Partikel enthalten und kleine Volumina im Phasenraum einnehmen. Abkühlen des Phasenvolumens von elektronischen und Positronstrahlen aufgrund von Synchrotronstrahlung wurde oben diskutiert. Gleichzeitig wird das Phasenvolumen von Protonenstrahlen, wie beschleunigt, durch alles als 1 reduziert / R., d. H. Absolut nicht genug. Ein von Antiprhoton-Trägern besetzte Volumen ist bereits sehr groß, wenn sie erzeugt werden, und in der Zukunft nicht viel verringert, da die Antiprotonen bei hoher Energie (mehrere GeV) ausgebildet sind. Daher sollten vor Kollisionen Antiproton-Strahlen um das X L und A und T ansammeln. Ich, das heißt, um im Phasenraum zu schrumpfen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Balken von schweren Partikeln (Protonen, Antiprotonen, Ionen) -elektronen und Stochastik zu kühlen. Das Ereignis tritt bei der Wechselwirkung von gekühlten Strahlen mit einem Strahl von "kalten" Elektronen auf, die auf einem Nichtrum mit einem gemeinsamen Bereich zusammen mit gekühlten Partikeln fliegen und dasselbe CP aufweist. Geschwindigkeit. (Tempo des Strahls wird aufgerufen. Die durchschnittliche Energie seiner Partikel, gemessen im Koordinatensystem, die sich zusammen mit dem Balken bewegt.)

Es basiert auf der Tatsache, dass die Anzahl der gekühlten Partikel gleichzeitig nicht sehr groß ist. Wenn innerhalb des Geräts die Koordinaten des Balkens messen, ist nur ein Teilchen angeordnet, dann kann seine Abweichung vom Sensor gemessen und dann korrekt korrigiert werden. Wenn das Innere gemessen wird. Geräte sind mehrere. Partikel reagiert der Sensor auf die Position ihres elektrischen Zustands. der Schwerpunkt und erfolgt nicht die Korrektur, sondern die Dämpfung der Schwingungen (wann N. Partikel im Gerät sind eingestellt und nicht N. Parameter). Stochastich. Die Kühlung erfolgt allmählich und erfordert eine große Anzahl von Umdrehungen.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Elektronenkühlung bei niedrigen Energien des Strahls effizienter ist, und der Stochastic-mit einer sehr großen Anzahl von Partikeln.

Aussichten für die Entwicklung von Beschleunigten. Zu den Projekten großer Beschleuniger, die unter Entwicklung, Bauarbeiten oder bereits in Betrieb genommen werden, kann Folgendes aufgeführt werden.

In Russland (Troitsk, Mosk. Obr.) Beendet den Bau der "Maison Factory" für die Energie von 600 MEV mit dem Mi. Strom 70 μA. 1993 drückte sie bereits einen Bündel mit einer Energie von 430 MEV. Zur Herstellung von Isotopen wird ein Protonenstrahl mit einer Energie von 160 MEV und CP verwendet. Strom 100 μA. Der Aufbau eines beschleunigungskumulierenden Komplexes (Tinte), der Protonen auf 3 TEV beschleunigt, ist im Gange. UK befindet sich im unterirdischen Tunnel mit einem Umkreis von 21 km. Die Intensität der Partikel im Impuls 5 wird erwartet. 10 12.

In Deutschland (Hamburg), W. auf entgegenkommende Balken (Hera), die zur Untersuchung der Wechselwirkung von Protonen (820 GEV) mit Elektronen und Positronen (30 GeV) entworfen wurde. Design-Leuchtkraft ~ 2. 10 31 cm -2. C -1. Proton-Synchrotron enthält supraleitende Magnete und elektronisch - gewöhnlich (die den Verlust der Sync-Hrotron-Strahlung nicht erhöhen). In der Ausstattung davon nehmen 37 In-Ts aus verschiedenen Ländern daran teil.

In Deutschland wird das Projekt des DESY Linear Collider auch mit einer Partikelergie von 250x250 GEV (1. Version) oder 500 x 500 GEV (2. Option) entwickelt. In Cern (Schwei-Tsaria) im Tunnel des Ringelektronenposittrons U. (LEP) beginnt die Erhaltung eines Kolliders für schwere LHC-Partikel (großes Hadron Collider). Es ist möglich, die Kollisionen von Protonen (2x7 TEV), Protonen und Elektronen, Protonen und Ionen (inkl. Blei, 1148 TEV) zu studieren.

Die Beschleunigung von schweren Ionen kann auf Nuk-Lotrone (Dubna, Russland) hergestellt werden. Ab 1977 auf Proton Synchron in Dubna, Split beschleunigt. Ionen bis Kohlenstoff (4.2 GEV / Nucleon und von 1992 bis 6 GeV / Nucleon).

Auf W. "Saturn" in Sakle (Frankreich) werden Ionen bis zu Argon (bis zu 1,15 GEV / Nucleon) beschleunigt. Mit SPS-Beschleuniger (CERN) können Sie Sauerstoff- und Schwefelionen bis zu 200 GEV / Nucleon beschleunigen.

Die Vereinigten Staaten haben ein NAB-Projekt entwickelt. Ein großer supraleitender Superclylider (SSC) für Energie 2 x 20 TEV. Der Aufbau dieses Beschleunigers wird verschoben.

In internationaler Jahre Der Beschleunigungsausschuss befasst sich mit noch größeren Projekten, die Umsetzung der Gründe erfordert gemeinsame Anstrengungen der entwickelten Staaten. Das spezifische Projekt solcher W. ist noch nicht definiert. Alle implementierten und entwickelten Projekte basieren auf bekannten, bewährten Prinzipien. Neue Beschleunigungsmethoden, über die oben genannten Gründe, wenn sie erfolgreich diese Pläne vollständig ändern können.

Anwendung von Beschleunigern. Zusätzlich zu wissenschaftlichen W. haben und praktisch. Anwendung. Also, lineare W. zum Erstellen neutronengeneratoren. Für Radiate. Die Materialprüfungen, Elektrokondeverfahren für die Operationen des Kernbrennstoffs und der Beschleunigung schwerer Minderheitenionen werden aktiv zur kontrollierten Trägheitsthermikalidsynthese diskutiert. In Loma Linde (USA) endet der Aufbau eines Spezialisierers. Komplex mit Protonensynchrotron zur Strahlentherapie. Ein ähnliches Projekt wird in Russland aufgeworfen.

ZÜNDETE: Kolomensky A. A., Lebedev A. N., Theorie der cyclischen Beschleunigten, M., 1962; Waldner O. A., Vlasov A. D., Shannov A. V., lineare Beschleuniger, M., 1969; Brooke, cyclische Beschleuniger von geladenen Partikeln pro. von Franz., M., 1970; Komar E. G., Grundlagen der Beschleunigungstechnik, M., 1975; Lineare Beschleunigten von Ionen, ed. B. P. Murina, Vol. 1-2, M., 1978; Bakhrushin Yu. P., Anatsky A. I., lineare Induktionsbeschleuniger, M., 1978; Lebedev A. N., SALNOV A.V., Grundlagen von Physik und Techniken von Beschleunigten, Vol. 3, M., 1981; Moskalev V. A., Betattrons, M., 1981; Kapchainsky I. M., Theorie der linearen Resonanzbeschleuniger, M., 1982. L. L. Goldin..

Durch Disziplin.

"Konzepte der modernen Naturwissenschaft"

zum Thema " Elementare Partikelbeschleuniger »

1. Einleitung ............................................... ..................................... .3

2. Moderne Beschleuniger von geladenen Partikeln ...................................................... ... 4

3. Wissenschaftliche Zentren für das Studium der Elementarteilchen .......................... 7

4. Zyklischer Beschleuniger .............................................. ................... 15

5. Laserbeschleuniger auf Beats ............................................ ..................... 16.

6. Schlussfolgerung ............................................... ............................................. ..20.

7. Liste der verwendeten Literatur ............................................ ....... 21.

Einführung

Derzeit fand der weit verbreitete Einsatz in Wissenschaft und Technik Beschleuniger von geladenen Partikeln - Anlagen zum Erhalten von Strahlen von geladenen Partikeln (Protonen, Elektronen, Antikaskulärer, Kern anderer Atome) von hohen Energien - von Dutzenden von KEV (10 3 EV) bis zu mehreren TEV (10 12 EV). In der Technik werden solche Beschleuniggeratoren verwendet, um Isotope zu erhalten, die Materialoberflächen und die Herstellung neuer Materialien, um elektromagnetische Strahlung (von der Mikrowelle bis Röntgenstrahlung) zu schaffen, häufig in der Medizin eingesetzt. Zu den wichtigsten Anwendungen von Beschleunigern gehören jedoch die Kernphysik und die hohe Energiephysik. Moderne Beschleuniger von geladenen Partikeln sind die wichtigsten Informationsquellen für Physiker, die Substanz, Energie, Raum und Zeit untersuchen. Die überwältigende Mehrheit der heute bekannten elementaren Teilchen ist nicht in natürlichen Bedingungen der Erde gefunden und auf Beschleunigern erhalten. Es ist die Bedürfnisse der Physik von elementaren Partikeln, die der Hauptanreiz für die Entwicklung von Gaspediergeräten sind, und in erster Linie, um die Energie zu erhöhen, auf die geladene Partikel beschleunigt werden können.

Moderne Beschleuniger von geladenen Partikeln.

In der modernen Hochenergiephysik werden zwei Arten von Beschleunigungseinstellungen verwendet. Das traditionelle Schema des Experiments auf dem Wärfellor ist: ein Bündel geladene Teilchen wird auf die maximal mögliche Energie beschleunigt und dann an ein festes Ziel gesendet, wobei eine Kollision mit Partikeln mit Partikeln mitteilig ist, von denen eine Vielzahl von Elementarteilchen geboren ist. Messen der Parameter der geborenen Partikel ergeben die reichsten experimentellen Informationen, die erforderlich sind, um die aktuelle Theorie der Elementarteilchen zu überprüfen (oder zu erstellen). Die Wirksamkeit der Reaktion wird durch die Energie der Partikel, die dem Ziel in dem Massencenter-System zugewandt ist, bestimmt. Entsprechend der Relativitätstheorie an einem festen Ziel und den gleichen Massen von ruhenden Teilchen der Reaktionsenergie

Wo E ist die Energie der Partikel, die auf das Ziel fliegen, M 0 ist seine Masse, C ist die Lichtgeschwindigkeit. Bei der Entwöhnung mit einem festen Target von Proton, der auf die Energie von 1000 GEV beschleunigt wurde, geht nur die Energie von 42 GeV auf die Geburt neuer Partikel, und die meiste Energie wird für die kinetische Energie der als als geborenen Partikel aufgewendet Ergebnis der Reaktion.

Die Beschleuniggeräte, die am Ende der 60er Jahre (Colliders) vorgeschlagen wurden, in denen die Reaktion in der Kollision von enthaltend beschleunigten Strahlen von geladenen Partikeln (Elektronen und Positionen, Protonen und Antiprotonen usw.) durchgeführt wird, geben einen erheblichen Gewinn in der Reaktionsenergie . In Kollidieren ist die Energie der Reaktionen gleich der Summe der Energien der kollidierenden Partikel

E 1 + E 2, das heißt, mit einer gleichen Energie der Verstärkungspartikel ist 2e / m 0 C 2. Natürlich ist der Effizienz des Kollilens als niedriger als der Gaspedal mit einem festen Ziel, da die Partikel zweier seltener Strahlen viel weniger häufig gegenüberliegen als die Strahlpartikel und ein dichter Ziel. Trotzdem ist der Haupttrend der hochenergischen Physik fördern in zunehmend hohen Energien, und die meisten der größten Beschleunigten sind heute Collider, in denen die Anzahl der Kollisionen für die Erreichung von Rekordenergien opfern.

Moderne Beschleuniger von aufgeladenen Partikeln sind die größten experimentellen Anlagen der Welt, und die Partikelsenergie im Gaspedal ist linear mit seiner Größe verbunden. Somit hat der Linearbeschleuniger des SLC-Elektronenbeschleunigers auf der Energie von 50 GeV in der Stanford University (USA) eine Länge von 3 km, dem Umkreis von Proton Synchrotron Tevatron auf der Energie von 900 GeV im Labor. E. Fermi (Batavia, USA) ist 6,3 km und die Länge der Ringe in SERPUKHOV, einem beschleunigungskumulativen Komplex der Tinte, für Energy3 TEV, der in einem 27-Kilometer-Bau-Tunnel der Europäischen Organisation erbaut wurde der Atomforschung (CERN) in Genf.

Die ständig steigenden Abmessungen der Beschleunigten haben bereits die Grenzen eines angemessenen Verhältnisses von körperlichen Merkmalen und finanziellen Kosten erreicht, wodurch der Bau von Beschleunigern auf das Problem der nationalen Skala gedreht wird. Es kann gesagt werden, dass auch reine Engineering-Lösungen in der Nähe seines Limits liegen. Es ist offensichtlich, dass weitere Fortschritte bei der Beschleunigung der Maschinen mit der Suche nach neuen Ansätzen und physikalischen Lösungen verbunden sein sollten, die Beschleunigungsbeschleunigern kompakter und billiger in der Konstruktion und des Betriebs sind. Letzteres ist auch wichtig, da der Stromverbrauch moderner Beschleuniger in der Nähe des Stromverbrauchs einer kleinen Stadt liegt. Angewandte Beschleunigungswissenschaft formuliert vor der modernen Physik ein interessantes und äußerst wichtiges Problem. Es ist notwendig, neue Leistungen in Radiophysik, Plasmaphysik, Quantenelektronik und Festphysik, um anständige Lösungen zu finden.

Das vielversprechendste ist, nach Methoden zur Erhöhung des Schrittes der Beschleunigung von Partikeln zu suchen. Bei modernen Beschleunigern ist das Tempo der Beschleunigung von Partikeln auf die maximale Festigkeit des beschleunigenden elektrischen Feldes begrenzt, die in Vakuumsystemen erzeugt werden kann. Dieser Wert überschreitet heute nicht 50 MB / m. In stärkeren Feldern tritt die Phänomene des elektrischen Zusammenbruchs an den Wänden des Resonators auf, und die Bildung von Plasma, das die Feldsenergie absorbiert und die Beschleunigung von Partikeln verhindert. Tatsächlich hängt die Größe des maximal zulässigen Hochfrequenzfelds von seiner Wellenlänge ab. Moderne Beschleuniggeräte verwenden elektrische Felder mit einer Wellenlänge größer als 10 cm. Zum Beispiel erhöht der Übergang zu einer Wellenlänge von 1 cm die maximal zulässigen elektrischen Felder mehrmals und verringert dadurch die Größe des Gaspedals. Um diesen Vorteil umzusetzen, ist es natürlich, diesen Vorteil umzusetzen, in diesem Bereich von Hochleistungsquellen von Strahlungsquellen zu entwickeln, die Impulse elektromagnetischer Wellen mit einer Kapazität von Hunderten von MW und einer Impulsdauer in kurzer bis 100 ns erzeugt werden können. Dies ist ein großes wissenschaftliches und technisches Problem, eine Lösung, die von vielen Forschungszentren der Welt besetzt ist.

Ein weiterer möglicher Weg ist eine Ablehnung traditioneller Vakuummikrowellenresonanzsysteme und der Verwendung von Laserstrahlung, um geladene Partikel zu beschleunigen. Mit Hilfe moderner Laser ist es möglich, elektrische Felder mit Spannungen zu erstellen, wobei die Grenzfelder in der Mikrowelle weit überschreitet. Die direkte Verwendung von Laserstrahlung im Vakuum erlaubt jedoch nicht, den Effekt einer spürbaren Beschleunigung von geladenen Partikeln aufgrund der Unmöglichkeit der Resonanz-Chenkovsky-Reaktion der Welle mit einem Partikel zu erreichen, da die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum immer größer ist als die Partikelgeschwindigkeit. In den letzten Jahren wurden die Verfahren zur Beschleunigung von geladenen Partikeln mit Laserstrahlung in Gasen und Plasma aktiv untersucht, und weil in starken elektrischen Feldern die Substanz- und Plasmabildung, letztendlich sprechen wir von der Beschleunigung der geladenen Partikel intensiver Laserstrahlung im Plasma.

Wissenschaftliche Zentren für das Studium von Elementarpartikeln

Institut für Hochenergiephysik (IFVE)

Die Grundlage für die Gründung des Instituts war Bau in Protvino in der Nähe der Stadt Serpukhov, dem größten der Welt (bis 1972) des Ring-Proton-Synchrotron. Eine einzigartige experimentelle Technik, die in diesem wissenschaftlichen Zentrum gesammelt wurde, gibt Wissenschaftler, in die Tiefen der Struktur der Materie einzudringen, die Gesetze einer unendlich vielfältigen und geheimnisvollen Welt der elementaren Partikel zu unbekannten Menschen zu verstehen und zu zeigen.

Im Oktober 1967 ist der Beschleuniger im Oktober 1967. In diesem Beschleuniger werden die Protonen anfänglich als Ergebnis einer Gasentladung ausgebildet, dann durch das elektrische Feld des Hochspannungs-Transformatorimpulses auf die Energie von 760 KEV beschleunigt und in die Linearbeschleuniger - der Injektor, wo es auf die Energie von 100 MEV aufgeweckt ist, und dann den Hauptbeschleuniger eingeben. Es hat bereits Protonen auf die Energie von 76 GeV beschleunigt. Die Anzahl der Protonen in einem Gaspirlimpuls - 3 · 10 12. Die Impulswiederholung erfolgt alle 7 Sekunden. Der Gaspedal hat einen Durchmesser von 472 m. Das Gewicht der Elektromagnete beträgt 20 Tausend. Die Leistung von 100 MW, die von einem Gaspedal gezogen wird. Jedes Jahr ist der Beschleuniger 3000 - 4000 Stunden für physische Studien.

Das wissenschaftliche Zentrum verfügt über einen Hügel, unter dem es einen Beschleunigungsring gibt, und eine experimentelle Halle. Experimente in IFVE werden sowohl am internen Target des Gaspedals als auch auf den Trauben von Partikeln durchgeführt.

Ablenkbart nur ein Partikel, ohne seine Energie zu ändern, und setzt die Umlaufbahn, mit der sich Partikel bewegen.

Beschleuniger können grundsätzlich in zwei große Gruppen aufgeteilt werden. Das lineare Beschleunigerwo der Partikelstrahl einmal beschleunigte Intervalle passiert, und cyclische Beschleuniggeräte.In dem sich die Bündel entlang einer geschlossenen Kurvenkurve bewegen, indem sie in vielerlei Hinsicht beschleunigt werden. Sie können auch Intelligenzbeschleuniger klassifizieren: Colliders, Neutronenquellen, Booster, Synchrotronstrahlungsquellen, Installation für Krebs-Therapie, Industriebeschleuniger.

Beschleunigerdesigns.

Hochspannungsbeschleuniger (Direktionsbeschleuniger)

Hauptartikel: Hochspannungsbeschleuniger

Der Gaspedal von geladenen Teilchen (Elektronen), in dem die Beschleunigung von geladenen Partikeln mit einem elektrischen Feld, unverändert oder schwach wechselt während der gesamten Erhebung von Partikeln. Ein wichtiger Vorteil von V.U. Verglichen mit anderen Arten von Beschleunigern - die Möglichkeit, eine kleine Streuung auf der Energie von Partikeln zu erhalten, die in konstanter Zeit und ein homogenes elektrisches Feld konstant beschleunigt wird. Diese Art von Beschleuniger ist gekennzeichnet durch einen hohen Effizienz (bis zu 95%) und die Möglichkeit, hohe Leistungseinstellungen (500 kW und höher) zu erstellen, was bei Verwendung von Beschleunigern für industrielle Zwecke sehr wichtig ist.

Elektrostatischer Beschleuniger

Der ideologisch einfachste, lineare Beschleuniger. Die Partikel werden von einem konstanten elektrischen Feld beschleunigt und entlang der Vakuumkammer gerade entlang der Vakuumkammer bewegt, entlang der sich die Beschleunigungselektroden befinden.

Sorten:

• Beschleuniger Wang de Grafa. Van de GraFa Generator, basierend auf der mechanischen Übertragung von Ladungen durch dielektrisches Band. Maximale elektrische Spannungen ~ 20 MB Bestimmen Sie die maximale Partikelsenergie ~ 20MEV.
• Kaskadenbeschleuniger. Die Beschleunigungsspannung wird durch einen Kaskadengenerator erzeugt, der eine konstante Beschleunigung mit hoher Spannung von ~ 5 mV erzeugt. Umwandlung einer niedrigen variablen Spannung gemäß dem Tagebuch-Multiplizierschema.

Lineare Elektronenbeschleuniger von kleinen Energien werden häufig als Teil einer Vielzahl von Elektronukleus-Geräten (Elektronenstrahlrohr, einem Kinespop, einem Röntgenröhrchen usw.) verwendet.

Zyklotron

CycloTron-Gerät. 1 - Der Ort des Empfangs von Partikeln, 2 ist die Flugbahn ihrer Bewegung, 3 - Elektroden, 4 - Quelle der Wechselspannung. Das Magnetfeld ist senkrecht zur Ebene des Musters gerichtet.

Die Idee des Cyclotron ist einfach. Zwischen zwei halbkreisförmigen Hohlelektroden, so weiter. tuangsEine alternierende elektrische Spannung wird angewendet. Dugebäume werden zwischen den Polen des Elektromagneten platziert, was ein dauerhaftes Magnetfeld erzeugt. Das um den Kreis um den Kreis drehende Partikel beschleunigt sich an jeder Wende des elektrischen Feldes im Schlitz zwischen Dugeben. Dafür ist es notwendig, dass die Häufigkeit der Veränderungen in der Polarität der Duhans gleich der Frequenz der Partikelkreislauf war. Mit anderen Worten, das Zyklotron ist resonanzbeschleuniger. Es ist klar, dass mit zunehmender Energie, an jeder Wende, der Radius der Partikelflugbahn steigt, bis er über Du könin hinausgeht.

Cyclotron ist der erste der cyclischen Beschleunigten. Zum ersten Mal wurde in Lawrence entwickelt und errichtet, für den er den Nobelpreis im Jahr verliehen hat. Bisher werden Cyclotrons verwendet, um schwere Partikel auf relativ kleine Energien bis zu 50 MeV / Nucleon zu beschleunigen.

Betatron

Anderer Name: Induktionsbeschleuniger. Der zyklische Beschleuniger, in dem die Beschleunigung von Partikeln von einem elektrischen Wirbelfeld erfolgt, das durch eine Änderung des von der Strahlauflaufs abgedeckten Magnetflusse induziert wird. Da es um ein Wirbelfeld zu schaffen, ist es notwendig, das Magnetfeld des Kerns zu ändern, und die Magnetfelder in nicht erstklassigen Maschinen sind in der Regel auf die Auswirkungen der Eisensättigung auf dem Niveau von ~ 20 kg beschränkt, es gibt eine Grenze auf der maximalen Betatronenergie. Betatronen werden hauptsächlich verwendet, um Elektronen an Energien von 10-100 MEV zu beschleunigen (maximal in der Energie Betatron von 300 MEV).

Zum ersten Mal wurde das Betatron in einem Jahr in Videroe entwickelt und erstellt, was er jedoch nicht laufen konnte. Die erste zuverlässige Arbeit Betatron wurde von D. V. Kerst nur in - GG erstellt. in den USA.

Mikrotron

Hauptartikel: Mikrotron

Es ist ein Beschleuniger mit variabler Multiplizität. Cyclic-Beschleuniger mit konstanter als Cyclotron-Leitungsmagnetfeld und -frequenz der Beschleunigungsspannung konstant. Die Idee des Mikroton besteht darin, das Inkrement des Partikelumsatzes zu erstellen, was sich aus der Beschleunigung an jeder Wende ergibt, eine Vielzahl der Schwingungen der Beschleunigungsspannung.

PHAZOTRON (Sync Cyclotron)

Der grundlegende Unterschied des Cyclotron ist die Häufigkeit der elektrischen Feldvariablen im Prozess der Beschleunigung. Dies ermöglicht aufgrund von Autophazit die maximale Energie von beschleunigbaren Ionen im Vergleich zum Grenzwert für das Zyklotron. Energie in Phasotron erreicht 600-700 MEV.

Synchrophasotron

Zyklischer Beschleuniger mit konstanter Äquilibrium-Orbitlänge. Damit die Partikel in dem Beschleunigungsverfahren auf derselben Umlaufbahn blieben, ändert er sowohl das führende Magnetfeld als auch die Frequenz des beschleunigenden elektrischen Feldes. Die meisten modernen cyclischen Beschleunigten sind ein stark fokussierendes Synchrophasotron. Für ultraelativistische Elektronen im Beschleunigungsverfahren wird die Zirkulationshäufigkeit praktisch nicht geändert, und Synchrotrons werden verwendet.

Synchrotron

Zyklischer Beschleuniger mit konstanter Umlaufbahnlänge und einer konstanten Frequenz des beschleunigenden elektrischen Feldes, aber ein wechselnder, führendes Magnetfeld.

Laser auf freien Elektronen (LSE)

Hauptartikel: Laser auf freien Elektronen

Fachquelle für kohärente Röntgenstrahlung.

Linearer Beschleuniger

Wird auch häufig als Linak genannt (aus dem linearen Beschleuniger geschnitten). Gaspedal, in dem Partikel einmal fliegen. Linearbeschleuniger werden meistens zur primären Beschleunigung von Partikeln verwendet, die von einer Elektronenpistole oder einer Ionenquelle erhalten werden. Die Idee eines linearen Colliders für volle Energie ist jedoch auch nicht neu. Der Hauptvorteil von Linakov ist die Möglichkeit, ultramale Emittans zu erhalten, und das Fehlen von Energieverlusten an Strahlung, die proportional zu den Vierten (!) Energiepartikeln wachsen.

Kollider

Er ist ein Beschleuniger an den entgegenkommenden Balken. Reine experimentelle Einstellungen, deren Zweck, die Prozesse der Kollision von Partikeln mit hohen Energien zu untersuchen.

Anwendung

• Sterilisation (zum Sterilisieren von Lebensmitteln, medizinischem Instrument).
• Medizin (Behandlung von Krebs, Funkdiagnostik).
• Herstellung von Halbleitergeräten (Injektionseinspritzung).
• Strahlungsdefektoskopie.
• Strahlungsüberquerung von Polymeren.
• Bestrahlung Reinigung von Rauchgasen und Abwasser.

siehe auch

• Detektorpartikel

Links

• Kolomna d.d., Lebedev A. N. Theorie von cyclischen Beschleunigten. M.: Fizmatgiz, 1962.
• A.CAO, M.Tigner, Handbuch von Gaspedelphysik und Engineering, 1999.
• B. Ishkhanov, i.m. Kapitonov, E.I. Kabin, Experiment (Web-Publikation)
• Geschichte, Klassifizierung, Betriebsprinzip, die wichtigsten Arten von modernen Beschleunigten

Wikimedia Foundation. 2010.

• Helder-Zustand
• Elementarteilchenbeschleuniger

Sehen Sie sich an, was "Beschleuniggeräte von aufgeladenen Partikeln" in anderen Wörterbüchern ist:

Beschleuniger von geladenen Partikeln - Installationen, die zur Beschleunigung der Ladung dienen. Partikel bis zu hohen Energien. Mit gewöhnlichen Wortlaut, Beschleunigten (U.) NAZ. Installationen, die zum Beschleunigen von Partikeln an Energien mehr MeV beschleunigt werden. In einem Rekord W. Protonen erreichte Tewatron die Energie von 940 ... ... Physische Enzyklopädie.

Beschleuniger von geladenen Partikeln - Geräte zur Herstellung von geladenen Partikeln (Elektronen, Protonen, Atomkern, Ionen) großer Energien. Die Beschleunigung wird unter Verwendung eines elektrischen Feldes durchgeführt, das die Energie von Partikeln mit einer elektrischen Ladung ändern kann. Magnetic ... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Beschleuniger von geladenen Partikeln - Anlagen für den Empfang. Elektronenstrahlen, Protonen, Alphateilchen oder Ionen mit Energie von Hunderten von CEV bis Hunderten von GEV. In u h. Beschleunigte Aufladung. Partikel erhöhen ihre Energie, indem sie sich im elektrischen Zustand bewegen. Feld (Statistik induziert oder ... ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

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