दुनिया का सबसे बड़ा कण त्वरक लॉन्च करने की तैयारी कर रहा है। रैखिक आवेशित कण त्वरक। कण त्वरक कैसे काम करते हैं. हमें कण त्वरक की आवश्यकता क्यों है? कण त्वरक किसके लिए है?

आवेशित कण त्वरक
त्वरक

आवेशित कण त्वरक - आवेशित कणों को ऊर्जा में त्वरित करने के लिए प्रतिष्ठान, जिस पर उनका उपयोग भौतिक अनुसंधान, उद्योग और चिकित्सा में किया जा सकता है। अपेक्षाकृत कम ऊर्जा पर, त्वरित कणों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, टीवी स्क्रीन या इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप पर एक छवि प्राप्त करने के लिए, एक्स-रे (कैथोड-रे ट्यूब) उत्पन्न करने के लिए, कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने और बैक्टीरिया को मारने के लिए। जब आवेशित कणों को 1 मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट (MeV) से अधिक ऊर्जा में त्वरित किया जाता है, तो उनका उपयोग सूक्ष्म-वस्तुओं की संरचना (उदाहरण के लिए, परमाणु नाभिक) और मौलिक बलों की प्रकृति का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, आवेशित कण त्वरक परीक्षण कणों के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं जो अध्ययन के तहत वस्तु की जांच करते हैं।

एक आधुनिक भौतिकी प्रयोग में त्वरक की भूमिका को चित्र में दिखाया गया है। त्वरक से परीक्षण कणों के एक कोलिमेटेड बीम को अध्ययन के तहत एक पतले लक्ष्य की ओर निर्देशित किया जाता है, जिसमें, उदाहरण के लिए, किसी भी रासायनिक तत्व के नाभिक होते हैं, और लक्ष्य द्वारा बिखरे हुए परीक्षण कण या लक्ष्य नाभिक के साथ उनकी बातचीत के अन्य उत्पादों को एक डिटेक्टर द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है। या डिटेक्टरों की एक प्रणाली। प्रयोगात्मक परिणामों का विश्लेषण बातचीत की प्रकृति और अध्ययन के तहत वस्तु की संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करता है।
परमाणु नाभिक और प्राथमिक कणों जैसी सूक्ष्म वस्तुओं का अध्ययन करने के लिए त्वरक का उपयोग करने की आवश्यकता निम्नलिखित के कारण है। सबसे पहले, परमाणु नाभिक और प्राथमिक कण अंतरिक्ष के छोटे क्षेत्रों पर कब्जा करते हैं (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.
अध्ययनाधीन वस्तु के आकार को जानकर उसका अध्ययन करने के लिए आवश्यक परीक्षण कणों की ऊर्जा का अनुमान लगाना आसान है। कणों में तरंग गुण होते हैं। किसी कण की तरंगदैर्घ्य उसके संवेग p पर निर्भर करती है और इसे डी ब्रोग्ली सूत्र द्वारा दिया जाता है

यहाँ h प्लैंक नियतांक है, और 1 fm = 10 -13 सेमी. उपरोक्त सूत्र एक सापेक्षिक कण की तरंगदैर्घ्य और मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट में इसकी गतिज ऊर्जा E के बीच संबंध भी देता है।
एक प्रकीर्णन प्रयोग में, एक वस्तु की संरचना "दृश्यमान" हो जाती है (उदाहरण के लिए, डी ब्रोगली तरंगों के विवर्तन के माध्यम से) यदि डी ब्रोगली तरंग दैर्ध्य वस्तु आर के आकार (त्रिज्या) के बराबर या उससे कम है, अर्थात। . पर < आर। जब इलेक्ट्रॉनों को जांच कणों के रूप में उपयोग किया जाता है, तो नाभिक के अंदर "देखना" संभव है यदि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा 100 MeV से अधिक हो। एक न्यूक्लियॉन की संरचना का निरीक्षण करने के लिए, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की गणना पहले से ही गीगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट (1 GeV = 10 9 eV) में की जानी चाहिए।
त्वरक त्वरित कणों के प्रकार, बीम विशेषताओं (ऊर्जा, तीव्रता, आदि), और डिजाइन में भिन्न होते हैं। सबसे आम इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन त्वरक हैं, क्योंकि ये कण बीम तैयार करने में सबसे आसान हैं। प्राथमिक कणों का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किए गए आधुनिक त्वरक में, एंटीपार्टिकल्स (पॉज़िट्रॉन, एंटीप्रोटोन) को त्वरित किया जा सकता है, और कणों की ऊर्जा का उपयोग करने की दक्षता बढ़ाने के लिए, कई प्रतिष्ठानों में उनके बीम, जिन्हें कोलाइडर कहा जाता है, त्वरण चक्र के पूरा होने के बाद टकराते हैं। (टक्कर बीम)।
किसी भी त्वरक में संरचनात्मक रूप से तीन भाग होते हैं - एक प्रणाली जहां त्वरित कण (इंजेक्टर) "निर्मित" होते हैं, एक त्वरक प्रणाली, जहां एक इंजेक्टर से कम ऊर्जा वाले कण (आमतौर पर अंतरिक्ष में स्थानीयकृत गुच्छों के रूप में बनते हैं) एक उच्च में ऊर्जा बढ़ाते हैं डिजाइन एक के लिए वैक्यूम, और प्रायोगिक सेटअप के लिए बीम की एक परिवहन प्रणाली (निष्कर्षण)।
परंपरागत रूप से, प्रक्षेपवक्र के दृष्टिकोण से जिसके साथ कण त्वरण के दौरान चलते हैं, त्वरक को दो वर्गों में विभाजित किया जा सकता है - रैखिक (और प्रत्यक्ष क्रिया) और चक्रीय। रैखिक त्वरक में, त्वरण की प्रक्रिया में कण सीधे चलते हैं, और चक्रीय में - या तो एक ही बंद प्रक्षेपवक्र के साथ, बार-बार एक ही त्वरित अंतराल (सिंक्रोट्रॉन) से गुजरते हुए, या एक प्रक्षेपवक्र के साथ एक अनइंडिंग सर्पिल (साइक्लोट्रॉन, माइक्रोट्रॉन, फासोट्रॉन) जैसा दिखता है। .

लेख की सामग्री

कण त्वरक,एक स्थापना जिसमें इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, आयनों और अन्य चार्ज कणों के निर्देशित बीम विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की सहायता से थर्मल ऊर्जा से काफी अधिक ऊर्जा प्राप्त करते हैं। त्वरण की प्रक्रिया में, कण वेग बढ़ जाते हैं, और अक्सर प्रकाश की गति के करीब मूल्यों के लिए। वर्तमान में, कई छोटे त्वरक दवा (विकिरण चिकित्सा) और उद्योग में भी उपयोग किए जाते हैं (उदाहरण के लिए, अर्धचालक में आयन आरोपण के लिए)। बड़े त्वरक मुख्य रूप से वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं - उप-परमाणु प्रक्रियाओं और प्राथमिक कणों के गुणों का अध्ययन करने के लिए।

क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, कणों की एक किरण, एक प्रकाश किरण की तरह, एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य की विशेषता होती है। कणों की ऊर्जा जितनी अधिक होगी, यह तरंग दैर्ध्य उतना ही कम होगा। और तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, अध्ययन की जा सकने वाली वस्तुएं उतनी ही छोटी होंगी, लेकिन त्वरक का आकार जितना बड़ा होगा और वे उतने ही जटिल होंगे। माइक्रोवर्ल्ड में अनुसंधान के विकास के लिए प्रोबिंग बीम की अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता थी। प्राकृतिक रेडियोधर्मी पदार्थ उच्च ऊर्जा विकिरण के पहले स्रोत थे। लेकिन उन्होंने शोधकर्ताओं को केवल कणों, तीव्रताओं और ऊर्जाओं का एक सीमित सेट दिया। 1930 के दशक में, वैज्ञानिकों ने ऐसी सुविधाएं बनाने पर काम करना शुरू किया जो अधिक विविध बीम का उत्पादन कर सकें। वर्तमान में, ऐसे त्वरक हैं जो किसी भी प्रकार के उच्च-ऊर्जा विकिरण को प्राप्त करना संभव बनाते हैं। यदि, उदाहरण के लिए, एक्स-रे या गामा विकिरण की आवश्यकता होती है, तो इलेक्ट्रॉनों को त्वरण के अधीन किया जाता है, जो तब ब्रेम्सस्ट्रालंग या सिंक्रोट्रॉन विकिरण की प्रक्रियाओं में फोटॉन का उत्सर्जन करता है। प्रोटॉन या ड्यूटेरॉन के तीव्र बीम के साथ एक उपयुक्त लक्ष्य पर बमबारी करके न्यूट्रॉन उत्पन्न होते हैं।

परमाणु कणों की ऊर्जा को इलेक्ट्रॉन वोल्ट (eV) में मापा जाता है। इलेक्ट्रॉनवोल्ट एक आवेशित कण द्वारा एक प्राथमिक आवेश (इलेक्ट्रॉन आवेश) को वहन करने वाली ऊर्जा है जब एक विद्युत क्षेत्र में 1 V के संभावित अंतर के साथ दो बिंदुओं के बीच गति होती है। (1 eV »1.60219X 10 -19 J.) त्वरक इसे संभव बनाते हैं दुनिया के सबसे बड़े त्वरक पर - हजारों से कई ट्रिलियन (10 12) इलेक्ट्रॉन वोल्ट की सीमा में ऊर्जा प्राप्त करने के लिए।

प्रयोग में दुर्लभ प्रक्रियाओं का पता लगाने के लिए, सिग्नल-टू-शोर अनुपात को बढ़ाना आवश्यक है। इसके लिए अधिक से अधिक तीव्र विकिरण स्रोतों की आवश्यकता होती है। आधुनिक त्वरक प्रौद्योगिकी का अत्याधुनिक दो मुख्य मापदंडों द्वारा निर्धारित किया जाता है - कण बीम की ऊर्जा और तीव्रता।

आधुनिक त्वरक में कई और विविध प्रकार की तकनीक का उपयोग किया जाता है: उच्च आवृत्ति जनरेटर, उच्च गति इलेक्ट्रॉनिक्स और स्वचालित नियंत्रण प्रणाली, परिष्कृत निदान और नियंत्रण उपकरण, अल्ट्रा-हाई-वैक्यूम उपकरण, शक्तिशाली सटीक मैग्नेट ("पारंपरिक" और क्रायोजेनिक दोनों) और जटिल समायोजन और बढ़ते सिस्टम।

बुनियादी सिद्धांत

कण त्वरण की मुख्य योजना तीन चरणों के लिए प्रदान करती है: 1) बीम गठन और इंजेक्शन, 2) बीम त्वरण, और 3) लक्ष्य के लिए बीम निष्कर्षण या त्वरक में ही टकराने वाले बीम की टक्कर।

बीम का निर्माण और उसका इंजेक्शन।

किसी भी त्वरक का प्रारंभिक तत्व एक इंजेक्टर होता है, जिसमें कम-ऊर्जा कणों (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, या अन्य आयनों) और उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड और मैग्नेट के निर्देशित प्रवाह का स्रोत होता है जो स्रोत से बीम निकालते हैं और इसे बनाते हैं। पहले त्वरक के प्रोटॉन के स्रोतों में, गैसीय हाइड्रोजन को विद्युत निर्वहन के क्षेत्र से या गरमागरम फिलामेंट के पास पारित किया गया था। ऐसी परिस्थितियों में, हाइड्रोजन परमाणु अपने इलेक्ट्रॉनों को खो देते हैं और केवल नाभिक - प्रोटॉन - रह जाते हैं। यह विधि (और अन्य गैसों के समान) एक बेहतर रूप में अभी भी प्रोटॉन (और भारी आयनों) के बीम प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाती है।

स्रोत कणों का एक बीम बनाता है, जो औसत प्रारंभिक ऊर्जा, बीम वर्तमान, इसके अनुप्रस्थ आयाम और औसत कोणीय विचलन की विशेषता है। इंजेक्टेड बीम की गुणवत्ता का एक संकेतक इसका उत्सर्जन है, अर्थात। बीम त्रिज्या का उत्पाद इसके कोणीय विचलन द्वारा। उत्सर्जन जितना कम होगा, अंतिम उच्च-ऊर्जा कण बीम की गुणवत्ता उतनी ही अधिक होगी। प्रकाशिकी के अनुरूप, उत्सर्जन द्वारा विभाजित कण धारा (जो कोणीय विचलन द्वारा विभाजित कण घनत्व से मेल खाती है) को बीम चमक कहा जाता है। आधुनिक त्वरक के कई अनुप्रयोगों में उच्चतम संभव बीम चमक की आवश्यकता होती है।

बीम त्वरण।

बीम कक्षों में बनता है या त्वरक के एक या कई कक्षों में इंजेक्ट किया जाता है, जिसमें विद्युत क्षेत्र वेग को बढ़ाता है और, परिणामस्वरूप, कणों की ऊर्जा। पहले, सबसे सरल त्वरक में, एक उच्च-वैक्यूम कक्ष के अंदर बनाए गए एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में कण ऊर्जा को बढ़ाया गया था। इस मामले में प्राप्त की जा सकने वाली अधिकतम ऊर्जा त्वरक इंसुलेटर की विद्युत शक्ति द्वारा निर्धारित की गई थी। कई आधुनिक त्वरक में, 30 keV से 1 MeV तक की ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों और आयनों (यूरेनियम आयनों तक) के इलेक्ट्रोस्टैटिक त्वरक अभी भी इंजेक्टर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

हाई वोल्टेज आना आज भी एक जटिल तकनीकी समस्या बनी हुई है। इसे समानांतर में जुड़े कैपेसिटर के एक समूह को चार्ज करके और फिर उन्हें श्रृंखला में त्वरित ट्यूबों की एक श्रृंखला से जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। इस तरह 1932 में जे. कॉक्रॉफ्ट और ई. वाल्टन ने 1 एमवी तक के वोल्टेज प्राप्त किए। इस पद्धति का एक महत्वपूर्ण व्यावहारिक नुकसान यह है कि सिस्टम के बाहरी तत्वों पर उच्च वोल्टेज दिखाई देता है, जो प्रयोग करने वालों के लिए खतरनाक है।

उच्च वोल्टेज प्राप्त करने की एक अन्य विधि का आविष्कार 1931 में आर. वान डी ग्राफ द्वारा किया गया था। वैन डी ग्रैफ जनरेटर (चित्र 1) में, एक ढांकता हुआ टेप एक वोल्टेज स्रोत से विद्युत आवेशों को जमीनी क्षमता पर एक उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड में स्थानांतरित करता है, जिससे जमीन के सापेक्ष इसकी क्षमता बढ़ जाती है। एक सिंगल-स्टेज वैन डे ग्रैफ जनरेटर 10 एमवी तक के वोल्टेज की अनुमति देता है। मल्टीस्टेज हाई-वोल्टेज एक्सेलेरेटर पर, 30 MeV तक की ऊर्जा वाले प्रोटॉन प्राप्त किए गए थे।

यदि निरंतर बीम की आवश्यकता नहीं है, लेकिन उच्च-ऊर्जा कणों की एक छोटी पल्स की आवश्यकता है, तो आप इस तथ्य का लाभ उठा सकते हैं कि थोड़े समय के लिए (एक माइक्रोसेकंड से कम) इंसुलेटर बहुत अधिक वोल्टेज का सामना करने में सक्षम हैं। पल्स डायोड बहुत कम प्रतिबाधा सर्किट में प्रति चरण 15 एमवी तक वोल्टेज प्रदान करते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक त्वरक के रूप में, दस मिलीएम्पियर के बजाय कई दसियों किलोएम्पियर की बीम धाराएं प्राप्त करना संभव बनाता है।

उच्च वोल्टेज के उत्पादन की सामान्य विधि मार्क्स पल्स जनरेटर सर्किट पर आधारित होती है जिसमें एक कैपेसिटर बैंक को पहले समानांतर में चार्ज किया जाता है और फिर श्रृंखला में जोड़ा जाता है और एक डिस्चार्ज गैप के माध्यम से डिस्चार्ज किया जाता है। जनरेटर का हाई-वोल्टेज पल्स एक लंबी लाइन में प्रवेश करता है, जो पल्स बनाता है, इसके उदय का समय निर्धारित करता है। लाइन इलेक्ट्रोड से भरी हुई है जो बीम को तेज करती है।

उच्च-आवृत्ति त्वरित वोल्टेज पर, त्वरक की संरचना निरंतर वोल्टेज की तुलना में टूटने के बिना अधिक मजबूत विद्युत क्षेत्रों का सामना करती है। हालांकि, कणों को तेज करने के लिए उच्च आवृत्ति वाले क्षेत्रों का उपयोग इस तथ्य से जटिल है कि क्षेत्र का संकेत तेजी से बदलता है और क्षेत्र या तो तेज हो जाता है या कम हो जाता है। 1920 के दशक के उत्तरार्ध में, इस कठिनाई को दूर करने के लिए दो विधियों का प्रस्ताव किया गया था, जो अब अधिकांश त्वरक में उपयोग की जाती हैं।

रैखिक त्वरक

लंबे मल्टीस्टेज एक्सेलेरेटर में उच्च आवृत्ति वाले विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करने की संभावना इस तथ्य पर आधारित है कि ऐसा क्षेत्र न केवल समय में, बल्कि अंतरिक्ष में भी बदलता है। किसी भी समय, अंतरिक्ष में स्थिति के आधार पर क्षेत्र की ताकत साइनसॉइड रूप से बदल जाती है, अर्थात। अंतरिक्ष में क्षेत्र के वितरण में एक तरंग का रूप होता है। और अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर, यह समय के साथ साइनसॉइड रूप से बदलता है। इसलिए, क्षेत्र मैक्सिमा तथाकथित चरण वेग के साथ अंतरिक्ष में चलता है। नतीजतन, कण आगे बढ़ सकते हैं ताकि स्थानीय क्षेत्र उन्हें हर समय तेज कर दे।

रैखिक त्वरण प्रणालियों में, उच्च-आवृत्ति वाले क्षेत्रों का उपयोग पहली बार 1929 में किया गया था, जब नॉर्वेजियन इंजीनियर आर। विडेरो ने युग्मित उच्च-आवृत्ति वाले गुंजयमान यंत्रों की एक छोटी प्रणाली में आयनों को त्वरित किया था। यदि गुंजयमान यंत्र को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि क्षेत्र का चरण वेग हमेशा कणों के वेग के बराबर होता है, तो त्वरक में गति के दौरान बीम लगातार तेज होता है। इस मामले में कणों की गति एक लहर के शिखर पर फिसलने वाले सर्फर की तरह होती है। इस मामले में, त्वरण की प्रक्रिया में प्रोटॉन या आयनों का वेग बहुत बढ़ सकता है। तदनुसार, तरंग के चरण वेग में भी वृद्धि होनी चाहिए वीचरण यदि इलेक्ट्रॉनों को त्वरक में प्रकाश की गति के करीब गति से अंतःक्षिप्त किया जा सकता है साथ, तो इस मोड में चरण वेग व्यावहारिक रूप से स्थिर है: वीचरण = सी.

एक अन्य दृष्टिकोण, जो उच्च-आवृत्ति वाले विद्युत क्षेत्र के घटते चरण के प्रभाव को बाहर करना संभव बनाता है, एक धातु संरचना के उपयोग पर आधारित है जो इस अर्ध-अवधि के दौरान क्षेत्र से बीम को स्क्रीन करता है। इस विधि को पहली बार ई. लॉरेंस द्वारा साइक्लोट्रॉन में लागू किया गया था ( नीचे देखें); इसका उपयोग अल्वारेज़ रैखिक त्वरक में भी किया जाता है। उत्तरार्द्ध एक लंबी वैक्यूम ट्यूब है जिसमें धातु बहाव ट्यूबों की एक श्रृंखला होती है। प्रत्येक ट्यूब एक लंबी लाइन के माध्यम से एक उच्च आवृत्ति जनरेटर के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है, जिसके साथ एक त्वरित वोल्टेज तरंग प्रकाश की गति के करीब गति से यात्रा करती है (चित्र 2)। इस प्रकार, बदले में सभी ट्यूब उच्च वोल्टेज पर हैं। एक उपयुक्त समय पर इंजेक्टर से निकलने वाला एक आवेशित कण एक निश्चित ऊर्जा प्राप्त करते हुए पहली ट्यूब की दिशा में त्वरित होता है। इस नली के अंदर कण ड्रिफ्ट करता है - स्थिर गति से चलता है। यदि ट्यूब की लंबाई सही ढंग से चुनी जाती है, तो यह उस समय से बाहर आ जाएगी जब त्वरित वोल्टेज ने एक तरंग दैर्ध्य को आगे बढ़ाया है। इस मामले में, दूसरी ट्यूब पर वोल्टेज भी तेज हो जाएगा और सैकड़ों हजारों वोल्ट के बराबर होगा। इस प्रक्रिया को कई बार दोहराया जाता है, और प्रत्येक चरण में कण अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करता है। कणों की गति क्षेत्र में परिवर्तन के साथ समकालिक होने के लिए, ट्यूबों की लंबाई उनकी गति में वृद्धि के अनुसार बढ़नी चाहिए। अंततः कण की गति प्रकाश की गति के बहुत करीब पहुंच जाएगी, और ट्यूबों की सीमित लंबाई स्थिर रहेगी।

क्षेत्र में स्थानिक परिवर्तन बीम की अस्थायी संरचना पर प्रतिबंध लगाते हैं। त्वरण क्षेत्र किसी भी परिमित लंबाई के कणों के एक समूह के भीतर भिन्न होता है। नतीजतन, त्वरित उच्च आवृत्ति क्षेत्र की तरंग दैर्ध्य की तुलना में कणों के गुच्छा की लंबाई छोटी होनी चाहिए। अन्यथा, कणों को गुच्छा के भीतर अलग-अलग तरीकों से त्वरित किया जाएगा। बीम में ऊर्जा का बहुत अधिक प्रसार न केवल चुंबकीय लेंस में रंगीन विपथन की उपस्थिति के कारण बीम पर ध्यान केंद्रित करने में कठिनाइयों को बढ़ाता है, बल्कि विशिष्ट समस्याओं में बीम के उपयोग की संभावनाओं को भी सीमित करता है। ऊर्जा के प्रसार से अक्षीय दिशा में बीम कणों के समूह का धुंधलापन भी हो सकता है।

प्रारंभिक वेग के साथ गतिमान गैर-सापेक्ष आयनों के एक समूह पर विचार करें वी 0. स्पेस चार्ज के कारण अनुदैर्ध्य विद्युत बल बीम के सिर को तेज करते हैं और पूंछ को धीमा कर देते हैं। उच्च आवृत्ति क्षेत्र के साथ गुच्छा की गति को उचित रूप से सिंक्रनाइज़ करके, सिर की तुलना में गुच्छा की पूंछ के अधिक त्वरण को प्राप्त करना संभव है। त्वरित वोल्टेज और बीम के इस तरह के एक चरण मिलान के साथ, बीम को चरणबद्ध करना संभव है - अंतरिक्ष चार्ज और ऊर्जा प्रसार के dephasing प्रभाव की भरपाई करने के लिए। नतीजतन, गुच्छा के केंद्रीय चरण के मूल्यों की एक निश्चित सीमा में, स्थिर गति के एक निश्चित चरण के संबंध में कणों के केंद्र और दोलन देखे जाते हैं। ऑटोफैसिंग नामक यह घटना रैखिक आयन त्वरक और आधुनिक चक्रीय इलेक्ट्रॉन और आयन त्वरक के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। दुर्भाग्य से, ऑटोफ़ेसिंग को त्वरक के भरण कारक को एकता से बहुत कम मूल्यों तक कम करने की कीमत पर प्राप्त किया जाता है।

त्वरण की प्रक्रिया में, व्यावहारिक रूप से सभी बीम दो कारणों से त्रिज्या में वृद्धि की प्रवृत्ति प्रदर्शित करते हैं: कणों के पारस्परिक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण और अनुप्रस्थ (थर्मल) वेगों के प्रसार के कारण। बीम के बढ़ते वेग के साथ पहली प्रवृत्ति कमजोर हो जाती है, क्योंकि बीम करंट द्वारा बनाया गया चुंबकीय क्षेत्र बीम को संपीड़ित करता है और, सापेक्षतावादी बीम के मामले में, रेडियल दिशा में स्पेस चार्ज के डिफोकसिंग प्रभाव की लगभग भरपाई करता है। इसलिए, आयन त्वरक के मामले में यह प्रभाव बहुत महत्वपूर्ण है, लेकिन इलेक्ट्रॉन त्वरक के लिए लगभग महत्वहीन है, जिसमें बीम को सापेक्ष वेग पर इंजेक्ट किया जाता है। बीम उत्सर्जन से संबंधित दूसरा प्रभाव, सभी त्वरक के लिए महत्वपूर्ण है।

चौगुनी चुम्बकों का उपयोग करके कणों को अक्ष के करीब रखना संभव है। सच है, एक एकल चौगुनी चुंबक, एक विमान में कणों को केंद्रित करता है, उन्हें दूसरे में विक्षेपित करता है। लेकिन यहां ई. कुरेंट, एस. लिविंगस्टन और एच. स्नाइडर द्वारा खोजे गए "मजबूत फोकसिंग" का सिद्धांत मदद करता है: दो चौगुनी चुंबकों की एक प्रणाली जो एक उड़ान अंतराल से अलग होती है, वैकल्पिक रूप से फ़ोकसिंग और डिफोकसिंग विमानों के साथ, अंततः सभी में ध्यान केंद्रित करना सुनिश्चित करती है विमान

ड्रिफ्ट ट्यूब अभी भी प्रोटॉन रैखिक त्वरक में उपयोग किए जाते हैं, जहां बीम ऊर्जा कुछ मेगाइलेक्ट्रॉनवोल्ट से बढ़कर लगभग 100 MeV हो जाती है। पहले इलेक्ट्रॉन रैखिक त्वरक, जैसे कि स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय (यूएसए) में निर्मित 1 GeV त्वरक, ने भी निरंतर-लंबाई वाली बहाव ट्यूबों का उपयोग किया, क्योंकि बीम को लगभग 1 MeV की ऊर्जा पर इंजेक्ट किया गया था। अधिक आधुनिक इलेक्ट्रॉन रैखिक त्वरक, जिनमें से सबसे बड़ा 3.2 किमी लंबा 50 GeV त्वरक है जो स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक केंद्र में बनाया गया है, विद्युत चुम्बकीय तरंग पर "सर्फिंग इलेक्ट्रॉनों" के सिद्धांत का उपयोग करता है, जिससे ऊर्जा के साथ बीम को तेज करना संभव हो जाता है। त्वरक प्रणाली में लगभग 20 MeV प्रति मीटर की वृद्धि इस त्वरक में, लगभग 3 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति पर उच्च-आवृत्ति शक्ति बड़े इलेक्ट्रोवैक्यूम उपकरणों - क्लिस्ट्रॉन द्वारा उत्पन्न होती है।

उच्चतम ऊर्जा प्रोटॉन रैखिक त्वरक अमेरिका में लोसलामोस नेशनल लेबोरेटरी में बनाया गया था। न्यू मैक्सिको (यूएसए) को "मेसन फैक्ट्री" के रूप में पियोन और म्यूऑन के तीव्र बीम के उत्पादन के लिए इसके तांबे के गुंजयमान यंत्र 2 MeV / m के क्रम का एक त्वरित क्षेत्र बनाते हैं, जिसके कारण यह एक स्पंदित बीम में 800 MeV की ऊर्जा के साथ 1 mA तक के प्रोटॉन देता है।

न केवल प्रोटॉन, बल्कि भारी आयनों को तेज करने के लिए, सुपरकंडक्टिंग हाई-फ़्रीक्वेंसी सिस्टम विकसित किए गए हैं। सबसे बड़ा सुपरकंडक्टिंग प्रोटॉन रैखिक त्वरक हैम्बर्ग (जर्मनी) में जर्मन इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन (DESI) की प्रयोगशाला में टकराने वाले बीम त्वरक HERA के लिए एक इंजेक्टर के रूप में कार्य करता है।

चक्रीय त्वरक

प्रोटॉन साइक्लोट्रॉन।

एक बीम को बार-बार ऊर्जा के छोटे हिस्से देकर उसमें तेजी लाने का एक बहुत ही सुरुचिपूर्ण और किफायती तरीका है। ऐसा करने के लिए, एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके, बीम को एक गोलाकार कक्षा में स्थानांतरित करने के लिए मजबूर किया जाता है और एक ही त्वरित अंतराल को कई बार पारित किया जाता है। इस पद्धति को पहली बार 1930 में ई. लॉरेंस और एस. लिविंगस्टन ने अपने द्वारा आविष्कार किए गए साइक्लोट्रॉन में लागू किया था। बहाव ट्यूबों के साथ एक रैखिक त्वरक के रूप में, बीम को आधी अवधि के दौरान विद्युत क्षेत्र की क्रिया से जांचा जाता है जब यह एक मंदक के रूप में कार्य करता है। द्रव्यमान के साथ आवेशित कण एमऔर चार्ज क्यूगति से चल रहा है वीचुंबकीय क्षेत्र में एच, इसके वेग के लंबवत निर्देशित, इस क्षेत्र में एक त्रिज्या के साथ एक वृत्त का वर्णन करता है आर = एमवी/क्यूएच... जैसे-जैसे त्वरण गति में वृद्धि की ओर जाता है वी, त्रिज्या भी बढ़ जाती है आर... इस प्रकार, प्रोटॉन और भारी आयन लगातार बढ़ते त्रिज्या के एक अनइंडिंग सर्पिल के साथ चलते हैं। कक्षा के साथ प्रत्येक क्रांति में, बीम डीज़ के बीच की खाई से होकर गुजरता है - उच्च-वोल्टेज खोखले डी-आकार के इलेक्ट्रोड, जहां एक उच्च-आवृत्ति वाला विद्युत क्षेत्र उस पर कार्य करता है (चित्र 3)। लॉरेंस ने महसूस किया कि गैर-सापेक्ष कणों के मामले में अंतराल के माध्यम से बीम के गुजरने के बीच का समय स्थिर रहता है, क्योंकि उनकी गति में वृद्धि की भरपाई त्रिज्या में वृद्धि से होती है। कक्षीय अवधि के उस भाग के दौरान, जब उच्च आवृत्ति क्षेत्र में अनुपयुक्त चरण होता है, बीम अंतराल के बाहर होता है। संदर्भ की बारंबारता व्यंजक द्वारा दी जाती है

कहाँ पे एफ- मेगाहर्ट्ज में वैकल्पिक वोल्टेज की आवृत्ति, एचटी में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत है, और एम सी 2 - मेव में कण द्रव्यमान। यदि मान एचउस क्षेत्र में स्थिर है जहां त्वरण होता है, फिर आवृत्ति एफस्पष्ट रूप से त्रिज्या पर निर्भर नहीं करता है।

आयनों को उच्च ऊर्जा में गति देने के लिए, केवल यह आवश्यक है कि चुंबकीय क्षेत्र और उच्च-वोल्टेज वोल्टेज की आवृत्ति प्रतिध्वनि की स्थिति को पूरा करे; तो कण सही समय पर डीज़ के बीच की खाई के माध्यम से दो बार प्रति क्रांति से गुजरेंगे। 10 केवी के त्वरित वोल्टेज पर बीम को 50 एमईवी की ऊर्जा में तेज करने के लिए 2500 क्रांतियों की आवश्यकता होती है। प्रोटॉन साइक्लोट्रॉन की ऑपरेटिंग आवृत्ति 20 मेगाहर्ट्ज हो सकती है, इसलिए त्वरण समय 1 एमएस के क्रम पर है।

रैखिक त्वरक के रूप में, एक साइक्लोट्रॉन में त्वरण की प्रक्रिया में कणों को अनुप्रस्थ दिशा में केंद्रित किया जाना चाहिए, अन्यथा वे सभी, चुंबक के ध्रुव के टुकड़ों के समानांतर वेग वाले इंजेक्शन को छोड़कर, त्वरण चक्र से बाहर हो जाएंगे। एक साइक्लोट्रॉन में, एक परिमित कोणीय फैलाव के साथ कणों को तेज करने की संभावना चुंबकीय क्षेत्र को एक विशेष विन्यास प्रदान करके प्रदान की जाती है, जिसमें बल जो उन्हें इस विमान में वापस लाते हैं वे कक्षीय विमान से निकलने वाले कणों पर कार्य करते हैं।

दुर्भाग्य से, त्वरित कणों के गुच्छा की स्थिरता के लिए आवश्यकताओं के अनुसार, बढ़ते त्रिज्या के साथ चुंबकीय क्षेत्र का ध्यान केंद्रित घटक कम होना चाहिए। यह अनुनाद की स्थिति का खंडन करता है और बीम की तीव्रता को सीमित करने वाले प्रभावों की ओर जाता है। एक अन्य महत्वपूर्ण कारक जो एक साधारण साइक्लोट्रॉन की क्षमताओं को कम करता है, वह है द्रव्यमान में सापेक्षिक वृद्धि, कण ऊर्जा में वृद्धि के एक आवश्यक परिणाम के रूप में:

प्रोटॉन के त्वरण के मामले में, लगभग 10 MeV पर द्रव्यमान में सापेक्ष वृद्धि के कारण समकालिकता टूट जाएगी। तुल्यकालन बनाए रखने का एक तरीका त्वरित वोल्टेज की आवृत्ति को संशोधित करना है ताकि कक्षीय त्रिज्या बढ़ने और कण वेग बढ़ने पर यह घट जाए। आवृत्ति कानून के अनुसार बदलनी चाहिए

इस तरह का एक सिंक्रोसाइक्लोट्रॉन कई सौ मेगाइलेक्ट्रोवोल्ट की ऊर्जा के लिए प्रोटॉन को तेज कर सकता है। उदाहरण के लिए, यदि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत 2 टी है, तो इंजेक्शन के समय आवृत्ति लगभग 32 मेगाहर्ट्ज से घटकर 19 मेगाहर्ट्ज या उससे कम हो जानी चाहिए जब कण 400 मेव की ऊर्जा तक पहुंच जाते हैं। त्वरित वोल्टेज की आवृत्ति में ऐसा परिवर्तन कई मिलीसेकंड की अवधि में होना चाहिए। जब कण उच्चतम ऊर्जा तक पहुँच जाते हैं और त्वरक से हटा दिए जाते हैं, तो आवृत्ति अपने मूल मान पर लौट आती है और कणों का एक नया गुच्छा त्वरक में पेश किया जाता है।

लेकिन इष्टतम चुंबक डिजाइन और सर्वोत्तम आरएफ बिजली वितरण प्रणाली के साथ भी, साइक्लोट्रॉन की क्षमताएं व्यावहारिक विचारों से सीमित हैं: कक्षा में त्वरित उच्च-ऊर्जा कणों को रखने के लिए बहुत बड़े चुंबक की आवश्यकता होती है। इस प्रकार, कनाडा में TRIUMPH प्रयोगशाला में निर्मित 600 MeV साइक्लोट्रॉन चुंबक का द्रव्यमान 2000 टन से अधिक है, और यह कई मेगावाट के क्रम की बिजली की खपत करता है। एक सिंक्रोसायक्लोट्रॉन के निर्माण की लागत चुंबक की त्रिज्या के घन के लगभग समानुपाती होती है। इसलिए, व्यावहारिक रूप से स्वीकार्य लागत पर उच्च ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, नए त्वरण सिद्धांतों की आवश्यकता होती है।

प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन।

चक्रीय त्वरक की उच्च लागत चुंबक के बड़े त्रिज्या से जुड़ी होती है। लेकिन चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ाकर कणों को निरंतर त्रिज्या कक्षा में रखना संभव है क्योंकि उनकी ऊर्जा बढ़ जाती है। एक रेखीय त्वरक इस कक्षा में अपेक्षाकृत कम ऊर्जा के कणों का एक पुंज डालता है। चूंकि बीम कक्षा के पास एक संकीर्ण क्षेत्र में सीमित क्षेत्र की आवश्यकता होती है, इसलिए पूरे कक्षीय क्षेत्र को कवर करने वाले चुंबक की कोई आवश्यकता नहीं होती है। चुम्बक केवल कुंडलाकार निर्वात कक्ष के साथ स्थित होते हैं, जो भारी लागत बचत प्रदान करता है।

इस दृष्टिकोण को प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन में लागू किया गया है। इस प्रकार का पहला त्वरक 3 GeV कोस्मोट्रॉन (चित्र 4) था, जिसने 1952 में संयुक्त राज्य अमेरिका में ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी में काम करना शुरू किया; इसके बाद जल्द ही 6 GeV Bevatron बनाया गया, जिसे में बनाया गया था बर्कले (यूएसए) में कैलिफोर्निया के लॉरेंस विश्वविद्यालय। विशेष रूप से एंटीप्रोटोन डिटेक्शन के लिए निर्मित, यह 39 वर्षों से प्रचालन में है, जो कण त्वरक के स्थायित्व और विश्वसनीयता को प्रदर्शित करता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका, ग्रेट ब्रिटेन, फ्रांस और यूएसएसआर में निर्मित पहली पीढ़ी के सिंक्रोट्रॉन में फोकस कमजोर था। इसलिए, कणों के रेडियल दोलनों का आयाम उनके त्वरण की प्रक्रिया में बड़ा था। निर्वात कक्षों की चौड़ाई लगभग 30 सेमी थी, और इसमें अभी भी बड़ी मात्रा में चुंबकीय क्षेत्र के विन्यास को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करना आवश्यक था।

1952 में, एक खोज की गई जिसने बीम के दोलनों को काफी कम करना संभव बना दिया और, परिणामस्वरूप, निर्वात कक्ष के आयाम। यह मजबूत, या कठोर, फोकस का सिद्धांत था। आधुनिक प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन में सुपरकंडक्टिंग क्वाड्रुपोल मैग्नेट के साथ एक मजबूत फोकसिंग योजना में व्यवस्थित, वैक्यूम चैम्बर व्यास में 10 सेमी से कम हो सकता है, जिससे आकार, लागत और ध्यान केंद्रित करने और विचलित करने वाली बिजली की खपत में उल्लेखनीय कमी आती है।

इस सिद्धांत पर आधारित पहला सिंक्रोट्रॉन ब्रुकहेवन में 30 GeV वैरिएबल ग्रेडिएंट सिंक्रोट्रॉन था। इसी तरह की सुविधा जिनेवा में यूरोपीय परमाणु अनुसंधान संगठन (सर्न) की प्रयोगशाला में बनाई गई थी। 1990 के दशक के मध्य में, दोनों त्वरक अभी भी काम कर रहे थे। वेरिएबल ग्रैडिएंट सिंक्रोट्रॉन एपर्चर कोस्मैट्रॉन की तुलना में लगभग 25 गुना छोटा था। 30 GeV की ऊर्जा पर चुंबक द्वारा खपत की गई शक्ति लगभग 3 GeV पर कोस्मोट्रॉन चुंबक द्वारा खपत की गई शक्ति के अनुरूप होती है। "परिवर्तनीय ढाल के साथ सिंक्रोट्रॉन" ने प्रति पल्स 6 × 10 13 प्रोटॉन को त्वरित किया, जो इस वर्ग के प्रतिष्ठानों के बीच उच्चतम तीव्रता के अनुरूप था। इस त्वरक में ध्यान उसी चुम्बक के साथ किया गया जो बीम को विक्षेपित करता था; यह चित्र में दिखाए गए अनुसार चुंबक के ध्रुवों को आकार देकर प्राप्त किया गया था। 5. आधुनिक त्वरक में, बीम को विक्षेपित करने और फोकस करने के लिए आमतौर पर अलग-अलग चुम्बकों का उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार, टेवेट्रॉन पर विराम के लक्ष्य के साथ प्रयोगों में, उपयोगी ऊर्जा केवल 43 GeV है।

कण अनुसंधान में उच्चतम संभव ऊर्जा का उपयोग करने की इच्छा ने सर्न और प्रयोगशाला में निर्माण किया। ई। फर्मी प्रोटॉन-एंटीप्रोटॉन कोलाइडर, साथ ही विभिन्न देशों में बड़ी संख्या में इंस्टॉलेशन इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन बीम से टकराते हैं। पहले प्रोटॉन कोलाइडर में, 26 GeV प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन की टक्कर 1.6 किमी (चित्र 6) की परिधि के साथ एक रिंग में हुई थी। कुछ दिनों में, 50 ए तक की धाराओं के साथ बीम जमा करना संभव था।

वर्तमान में, उच्चतम ऊर्जा वाला कोलाइडर टेवेट्रॉन है, जहां एक ही ऊर्जा के एंटीप्रोटोन के टकराने वाले बीम के साथ 1 TeV प्रोटॉन के बीम की टक्कर में प्रयोग किए जाते हैं। ऐसे प्रयोगों के लिए, एंटीप्रोटोन की आवश्यकता होती है, जिसे "मेन रिंग" से एक उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन बीम के साथ धातु लक्ष्य पर बमबारी करके प्राप्त किया जा सकता है। इन टकरावों में उत्पन्न एंटीप्रोटोन 8 GeV की ऊर्जा पर एक अलग वलय में जमा होते हैं। जब पर्याप्त एंटीप्रोटोन जमा हो जाते हैं, तो उन्हें मुख्य रिंग में इंजेक्ट किया जाता है, 150 GeV तक त्वरित किया जाता है, और फिर Tevatron में इंजेक्ट किया जाता है। यहां प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन एक साथ पूर्ण ऊर्जा में त्वरित होते हैं, और फिर वे टकराते हैं। टकराने वाले कणों का कुल संवेग शून्य होता है, जिससे सभी ऊर्जा 2 इउपयोगी साबित होता है। Tevatron के मामले में, यह लगभग 2 TeV तक पहुंचता है।

इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर के बीच उच्चतम ऊर्जा सर्न में लार्ज इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन स्टोरेज रिंग में प्राप्त की गई थी, जहाँ पहले चरण में टकराने वाले बीम की ऊर्जा 50 GeV प्रति बीम थी, और फिर इसे बढ़ाकर 100 GeV प्रति बीम कर दिया गया। HERA कोलाइडर DESY में बनाया गया था, जिसमें प्रोटॉन के साथ इलेक्ट्रॉनों की टक्कर होती है।

यह विशाल ऊर्जा लाभ कम घनत्व वाले बीमों के टकराने के कणों के बीच टकराव की संभावना में उल्लेखनीय कमी की कीमत पर आता है। टक्कर की दर चमक से निर्धारित होती है, अर्थात। प्रति सेकंड टकराव की संख्या, एक निश्चित क्रॉस सेक्शन वाले किसी दिए गए प्रकार की प्रतिक्रिया के साथ। चमक रैखिक रूप से बीम की ऊर्जा और धारा पर निर्भर है और इसकी त्रिज्या के व्युत्क्रमानुपाती होती है। अध्ययन के तहत भौतिक प्रक्रियाओं के ऊर्जा पैमाने के अनुसार कोलाइडर बीम की ऊर्जा का चयन किया जाता है।

उच्चतम चमक सुनिश्चित करने के लिए, उनकी बैठक के बिंदु पर बीम के अधिकतम संभव घनत्व को प्राप्त करना आवश्यक है। इसलिए, कोलाइडर के डिजाइन में मुख्य तकनीकी समस्या बीम को उनकी बैठक के बिंदु पर एक बहुत छोटे स्थान पर केंद्रित करना और बीम करंट को बढ़ाना है। वांछित चमक प्राप्त करने के लिए, 1 ए से अधिक की धाराओं की आवश्यकता हो सकती है।

एक और अत्यंत कठिन तकनीकी समस्या कोलाइडर कक्ष में एक अल्ट्राहाई वैक्यूम प्रदान करने की आवश्यकता से जुड़ी है। चूंकि बीम कणों के बीच टकराव अपेक्षाकृत दुर्लभ है, अवशिष्ट गैस अणुओं के साथ टकराव बीम को काफी कमजोर कर सकता है, जिससे अध्ययन के तहत बातचीत की संभावना कम हो जाती है। इसके अलावा, अवशिष्ट गैस द्वारा बीम का प्रकीर्णन डिटेक्टर में एक अवांछनीय पृष्ठभूमि देता है, जो अध्ययन के तहत भौतिक प्रक्रिया को मुखौटा कर सकता है। कोलाइडर कक्ष में निर्वात चमक के आधार पर 10–9–10–7 Pa (10–11–10–9 मिमी Hg) के भीतर होना चाहिए।

कम ऊर्जा पर, अधिक तीव्र इलेक्ट्रॉन बीम को तेज किया जा सकता है, जिससे दुर्लभ क्षय की जांच करना संभव हो जाता है में- तथा प्रतिइलेक्ट्रोवीक इंटरैक्शन के कारण -मेसन। ऐसे कई प्रतिष्ठान, जिन्हें कभी-कभी "सुगंध कारखाने" कहा जाता है, वर्तमान में संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और इटली में निर्माणाधीन हैं। इस तरह के प्रतिष्ठानों में दो भंडारण के छल्ले होते हैं - इलेक्ट्रॉनों के लिए और पॉज़िट्रॉन के लिए, जो एक या दो बिंदुओं पर प्रतिच्छेद करते हैं - अंतःक्रियात्मक क्षेत्र। प्रत्येक वलय में 1 ए से अधिक की कुल धारा वाले कणों के कई गुच्छा होते हैं। बीम की ऊर्जा को चुना जाता है ताकि उपयोगी ऊर्जा एक प्रतिध्वनि से मेल खाती हो जो अध्ययन के तहत अल्पकालिक कणों में क्षय हो जाती है - में- या प्रति-मेसन। इन सुविधाओं का डिजाइन एक इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन और भंडारण के छल्ले पर आधारित है।

रैखिक कोलाइडर।

चक्रीय इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर की ऊर्जा त्वरित कणों के बीम द्वारा उत्सर्जित तीव्र सिंक्रोट्रॉन विकिरण द्वारा सीमित होती है ( नीचे देखें) यह नुकसान रैखिक कोलाइडर में अनुपस्थित है, जिसमें सिंक्रोट्रॉन विकिरण त्वरण प्रक्रिया को प्रभावित नहीं करता है। रैखिक कोलाइडर में दो उच्च-ऊर्जा रैखिक त्वरक होते हैं, जिनमें से उच्च-तीव्रता वाले बीम - इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन - एक दूसरे की ओर निर्देशित होते हैं। बीम केवल एक बार मिलते हैं और टकराते हैं, जिसके बाद उन्हें अवशोषक में हटा दिया जाता है।

पहला रैखिक कोलाइडर स्टैनफोर्ड लीनियर कोलाइडर है, जो 50 GeV पर संचालित 3.2 किमी लंबे स्टैनफोर्ड रैखिक त्वरक का उपयोग करता है। इस कोलाइडर की प्रणाली में, इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के गुच्छों को एक ही रैखिक त्वरक में त्वरित किया जाता है और जब बीम अपनी पूरी ऊर्जा तक पहुँच जाते हैं तो अलग हो जाते हैं। फिर इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन बंच को अलग-अलग चापों के साथ ले जाया जाता है, जिसका आकार एक मेडिकल स्टेथोस्कोप की ट्यूब जैसा दिखता है, और अंतःक्रिया क्षेत्र में लगभग 2 माइक्रोन के व्यास पर केंद्रित होता है।

नई तकनीकें।

अधिक किफायती त्वरण विधियों की खोज ने 10 से 35 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति रेंज में काम करने वाले नए त्वरक प्रणालियों और उच्च-आवृत्ति वाले उच्च-शक्ति जनरेटर का निर्माण किया है। इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर की चमक बहुत अधिक होनी चाहिए, क्योंकि प्रक्रियाओं का क्रॉस सेक्शन कण ऊर्जा के वर्ग के रूप में कम हो जाता है। तदनुसार, बीम घनत्व बहुत अधिक होना चाहिए। 1 TeV के क्रम की ऊर्जा के साथ एक रैखिक कोलाइडर में, बीम का आकार 10 एनएम तक पहुंच सकता है, जो स्टैनफोर्ड लीनियर कोलाइडर (2 माइक्रोन) में बीम से बहुत छोटा है। ऐसे छोटे बीम आकारों के साथ, फ़ोकस करने वाले तत्वों का सटीक मिलान करने के लिए परिष्कृत इलेक्ट्रॉनिक स्वचालित नियंत्रण वाले बहुत शक्तिशाली, स्थिर मैग्नेट की आवश्यकता होती है। जब इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन बीम एक-दूसरे से गुजरते हैं, तो उनकी विद्युत बातचीत बेअसर हो जाती है, और चुंबकीय प्रवर्धित होता है। नतीजतन, चुंबकीय क्षेत्र 10,000 टेस्ला तक पहुंच सकते हैं। इस तरह के विशाल क्षेत्र बीम को दृढ़ता से विकृत करने में सक्षम हैं और सिंक्रोट्रॉन विकिरण की पीढ़ी के कारण एक बड़ी ऊर्जा का प्रसार करते हैं। ये प्रभाव, अधिक से अधिक विस्तारित मशीनों के निर्माण से जुड़े आर्थिक विचारों के साथ, इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन कोलाइडर में प्राप्त होने वाली ऊर्जा की सीमा निर्धारित करेंगे।

इलेक्ट्रॉनिक स्टोर

इलेक्ट्रॉनिक सिंक्रोट्रॉन प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन के समान सिद्धांतों पर आधारित होते हैं। हालांकि, एक महत्वपूर्ण विशेषता के कारण, वे तकनीकी रूप से सरल हैं। इलेक्ट्रॉन का छोटा द्रव्यमान प्रकाश की गति के करीब गति पर किरण को इंजेक्ट करना संभव बनाता है। इसलिए, ऊर्जा में और वृद्धि वेग में उल्लेखनीय वृद्धि से जुड़ी नहीं है, और इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन त्वरित वोल्टेज की एक निश्चित आवृत्ति पर काम कर सकते हैं यदि बीम को लगभग 10 MeV की ऊर्जा के साथ इंजेक्ट किया जाता है।

हालाँकि, यह लाभ इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के छोटेपन के एक अन्य परिणाम से समाप्त हो जाता है। चूंकि इलेक्ट्रॉन एक गोलाकार कक्षा में चलता है, यह त्वरण (सेंट्रिपेटल) के साथ चलता है, और इसलिए फोटॉन - विकिरण उत्सर्जित करता है, जिसे सिंक्रोट्रॉन विकिरण कहा जाता है। शक्ति आरसिंक्रोट्रॉन विकिरण बीम ऊर्जा की चौथी शक्ति के समानुपाती होता है इऔर वर्तमान मैं, और वलय की त्रिज्या के व्युत्क्रमानुपाती भी है आर, ताकि यह मान के समानुपाती हो ( इ/एम) 4 आईआर-एक । अपनी कक्षा में इलेक्ट्रॉन बीम की प्रत्येक क्रांति में खो जाने वाली इस ऊर्जा को त्वरित अंतराल पर लागू उच्च आवृत्ति वोल्टेज द्वारा मुआवजा दिया जाना चाहिए। उच्च तीव्रता के लिए डिज़ाइन किए गए "सुगंध कारखानों" में, ऐसे बिजली नुकसान दसियों मेगावाट तक पहुंच सकते हैं।

इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन जैसे चक्रीय त्वरक का उपयोग निरंतर उच्च ऊर्जा वाले बड़े परिसंचारी धाराओं के संचायक के रूप में भी किया जा सकता है। इस तरह के भंडारण के छल्ले के दो मुख्य अनुप्रयोग हैं: 1) नाभिक और प्राथमिक कणों के अध्ययन में टकराने वाले बीम की विधि द्वारा, जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, और 2) परमाणु भौतिकी, सामग्री विज्ञान, रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, और में प्रयुक्त सिंक्रोट्रॉन विकिरण के स्रोतों के रूप में। दवा।

सिंक्रोट्रॉन विकिरण की औसत फोटॉन ऊर्जा आनुपातिक है ( इ/एम) 3 आर-एक । इस प्रकार, स्टोरेज रिंग में परिसंचारी 1 GeV के क्रम की ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन पराबैंगनी और एक्स-रे रेंज में तीव्र सिंक्रोट्रॉन विकिरण का उत्सर्जन करते हैं। अधिकांश फोटान के क्रम के एक संकीर्ण ऊर्ध्वाधर कोण के भीतर उत्सर्जित होते हैं एम/इ... चूँकि 1 GeV के क्रम की ऊर्जा के लिए आधुनिक भंडारण वलय में इलेक्ट्रॉन बीम की त्रिज्या को दसियों माइक्रोमीटर में मापा जाता है, उनके द्वारा उत्सर्जित एक्स-रे विकिरण के बीम उच्च चमक की विशेषता रखते हैं, और इसलिए एक शक्तिशाली उपकरण के रूप में काम कर सकते हैं। पदार्थ की संरचना का अध्ययन करने के लिए। विकिरण को इलेक्ट्रॉनों के घुमावदार पथ पर स्पर्शरेखा रूप से उत्सर्जित किया जाता है। नतीजतन, इलेक्ट्रॉन भंडारण अंगूठी के प्रत्येक विक्षेपण चुंबक, जब इलेक्ट्रॉनों का एक गुच्छा इसके माध्यम से गुजरता है, तो विकिरण का एक खुला "स्पॉटलाइट" बनाता है। यह लंबे वैक्यूम चैनलों के माध्यम से स्टोरेज डिवाइस के मुख्य वैक्यूम चैम्बर के स्पर्शरेखा के माध्यम से छुट्टी दे दी जाती है। इन चैनलों के साथ स्थित स्लिट और कोलिमेटर संकीर्ण बीम बनाते हैं, जिससे मोनोक्रोमेटर्स की मदद से एक्स-रे ऊर्जा की आवश्यक सीमा निकाली जाती है।

सिंक्रोट्रॉन विकिरण के पहले स्रोत मूल रूप से उच्च-ऊर्जा भौतिकी में समस्याओं को हल करने के लिए बनाए गए इंस्टॉलेशन थे। एक उदाहरण स्टैनफोर्ड सिंक्रोट्रॉन विकिरण प्रयोगशाला में स्टैनफोर्ड 3 GeV पॉज़िट्रॉन-इलेक्ट्रॉन स्टोरेज रिंग है। इस सेटअप का उपयोग "आकर्षक" मेसन की खोज के लिए किया गया था।

प्रारंभिक सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत सैकड़ों उपयोगकर्ताओं की विविध आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त लचीले नहीं थे। उच्च प्रवाह और उच्च बीम तीव्रता वाले सिंक्रोट्रॉन विकिरण की मांग में तेजी से वृद्धि ने सभी संभावित उपयोगकर्ताओं की जरूरतों को ध्यान में रखते हुए डिजाइन की गई दूसरी पीढ़ी के स्रोतों को जन्म दिया है। विशेष रूप से, इलेक्ट्रॉन बीम के उत्सर्जन को कम करने के लिए मैग्नेट के सिस्टम को चुना गया था। कम उत्सर्जन का अर्थ है छोटे बीम आकार और इसलिए विकिरण स्रोत की उच्च चमक। इस पीढ़ी के विशिष्ट प्रतिनिधि ब्रुकहेवन में भंडारण के छल्ले थे, जो स्पेक्ट्रम के वैक्यूम पराबैंगनी क्षेत्र के एक्स-रे और विकिरण के स्रोत के रूप में कार्य करते थे।

एक आवधिक चुंबकीय संरचना में बीम को साइनसॉइडल पथ के साथ आगे बढ़ने के लिए और फिर प्रत्येक मोड़ पर होने वाले विकिरण को मिलाकर विकिरण की चमक को भी बढ़ाया जा सकता है। अंडरुलेटर्स - चुंबकीय संरचनाएं जो इस तरह की गति प्रदान करती हैं, चुंबकीय द्विध्रुवों की एक श्रृंखला होती है जो बीम को एक छोटे कोण पर बीम को एक सीधी रेखा में स्थित करती है। इस तरह के एक undulator के विकिरण की चमक विक्षेपण चुम्बकों में उत्पन्न होने वाले विकिरण की चमक से सैकड़ों गुना अधिक हो सकती है।

1980 के दशक के मध्य में, बड़ी संख्या में ऐसे अंडुलेटरों के साथ तीसरी पीढ़ी के सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोतों का निर्माण शुरू हुआ। तीसरी पीढ़ी के पहले स्रोतों में बर्कले में 1.5 GeV की ऊर्जा के साथ "उन्नत प्रकाश स्रोत" हैं, जो नरम एक्स-रे उत्पन्न करता है, साथ ही Argonne National में 6 GeV की ऊर्जा के साथ "उन्नत फोटॉन स्रोत" भी है। ग्रेनोबल (फ्रांस) में यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण केंद्र में प्रयोगशाला (यूएसए) और 6 GeV की ऊर्जा वाला एक सिंक्रोट्रॉन, जो कठोर एक्स-रे के स्रोतों के रूप में उपयोग किया जाता है। इन सुविधाओं के सफल निर्माण के बाद, अन्य स्थानों पर कई सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत बनाए गए।

इन्फ्रारेड से हार्ड एक्स-रे रेंज में अधिक चमक की दिशा में एक नया कदम "गर्म" चुंबकीय द्विध्रुव के उपयोग के साथ जुड़ा हुआ है जिसमें लगभग 1.5 टी की चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और झुकने में कई टेस्ला के क्षेत्र के साथ बहुत कम सुपरकंडक्टिंग चुंबकीय डीपोल होते हैं। चुंबक प्रणाली। यह दृष्टिकोण स्विट्ज़रलैंड में शेरर इंस्टीट्यूट में बनाए जा रहे एक नए सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत में और बर्कले में स्रोत के आधुनिकीकरण में लागू किया जा रहा है।

वैज्ञानिक अनुसंधान में सिंक्रोट्रॉन विकिरण के उपयोग ने व्यापक दायरा प्राप्त किया है और इसका विस्तार जारी है। ऐसे एक्स-रे बीम की असाधारण चमक उनके सामान्य जलीय वातावरण में जैविक प्रणालियों के अध्ययन के लिए एक्स-रे सूक्ष्मदर्शी की एक नई पीढ़ी बनाना संभव बनाती है। यह रोग पैदा करने वाले कारकों और न्यूनतम दुष्प्रभावों पर एक संकीर्ण ध्यान के साथ नई दवा तैयारियों के विकास के लिए वायरस और प्रोटीन की संरचना के तेजी से विश्लेषण की संभावना को खोलता है। एक्स-रे विकिरण के उज्ज्वल बीम अशुद्धियों और दूषित पदार्थों की छोटी मात्रा का भी पता लगाने के लिए शक्तिशाली सूक्ष्म जांच के रूप में काम कर सकते हैं। वे पर्यावरण प्रदूषण मार्गों के अध्ययन में पर्यावरण के नमूनों का बहुत जल्दी विश्लेषण करना संभव बनाते हैं। उनका उपयोग अत्यधिक जटिल एकीकृत परिपथों की महंगी निर्माण प्रक्रिया से पहले बड़े सिलिकॉन वेफर्स की शुद्धता का आकलन करने के लिए भी किया जा सकता है, और वे लिथोग्राफी के लिए नए दृष्टिकोण खोलते हैं, सिद्धांत रूप में, 100 एनएम से नीचे के तत्वों के साथ एकीकृत सर्किट की अनुमति देते हैं।

चिकित्सा में त्वरक

त्वरक चिकित्सा चिकित्सा और निदान में एक महत्वपूर्ण व्यावहारिक भूमिका निभाते हैं। दुनिया भर के कई अस्पतालों में आज उनके निपटान में छोटे इलेक्ट्रॉन रैखिक त्वरक हैं जो तीव्र एक्स-रे उत्पन्न करते हैं जिनका उपयोग ट्यूमर के इलाज के लिए किया जाता है। प्रोटॉन बीम उत्पन्न करने वाले साइक्लोट्रॉन या सिंक्रोट्रॉन का उपयोग कुछ हद तक किया जाता है। एक्स-रे पर ट्यूमर थेरेपी में प्रोटॉन का लाभ अधिक स्थानीयकृत ऊर्जा रिलीज में है। इसलिए, मस्तिष्क और आंखों के ट्यूमर के उपचार में प्रोटॉन थेरेपी विशेष रूप से प्रभावी होती है, जब आसपास के स्वस्थ ऊतक को नुकसान जितना संभव हो उतना कम होना चाहिए। .

आवेशित कण त्वरक- चार्ज में तेजी लाने के लिए सेवारत इंस्टॉलेशन। उच्च ऊर्जा के लिए कण। सामान्य शब्दों के प्रयोग में, त्वरक (U.) कहलाते हैं। ऊपर की ऊर्जा में कणों को गति देने के लिए डिज़ाइन किए गए इंस्टॉलेशन \ मेव. रिकॉर्ड तोड़ने वाले प्रोटॉन अल्ट्रासाउंड, टेवाट्रॉन (फर्मी लेबोरेटरी, यूएसए) पर 940 GeV की ऊर्जा तक पहुंच गई है। सबसे बड़ा इलेक्ट्रॉन त्वरक LEP (सर्न, स्विटजरलैंड) 45 GeV की ऊर्जा तक इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के टकराने वाले बीमों को तेज करता है (अतिरिक्त त्वरित उपकरणों को स्थापित करने के बाद, ऊर्जा को दोगुना किया जा सकता है)। यू। का व्यापक रूप से विज्ञान (प्राथमिक कणों की पीढ़ी, उनके गुणों और आंतरिक संरचना का अध्ययन, प्रकृति में नहीं होने वाले न्यूक्लाइड का उत्पादन, परमाणु प्रतिक्रियाओं का अध्ययन, रेडियोबायोलॉजी, रासायनिक अनुसंधान, क्षेत्र में काम) दोनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ठोस अवस्था भौतिकी, आदि) और अनुप्रयुक्त उद्देश्यों के लिए (चिकित्सा उपकरण, सामग्री, आदि की नसबंदी, डिफेक्टोस्कोपी, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक तत्वों का उत्पादन, चिकित्सा निदान के लिए रेडियोफार्माकोलॉजिकल तैयारी का उत्पादन, विकिरण चिकित्सा, कला में विकिरण प्रौद्योगिकियां, वार्निश का पोलीमराइजेशन, भौतिक गुणों में संशोधन, जैसे रबर, गर्मी-सिकुड़ने योग्य पाइपों का निर्माण, आदि)।

सभी अभिनय यू में ऊर्जा में वृद्धि का आरोप लगाया जाता है। कण बाहरी अनुदैर्ध्य (त्वरित कणों की गति के साथ निर्देशित) विद्युत की क्रिया के तहत होते हैं। खेत। अन्य गतिमान कणों या विद्युत चुम्बकों द्वारा बनाए गए क्षेत्रों का उपयोग करके तेजी लाने के तरीकों की खोज चल रही है। तरंगें, जो त्वरित कणों या अन्य बीमों के बीम द्वारा उत्तेजित या संशोधित होती हैं ( सामूहिक त्वरण के तरीके)सामूहिक तरीके सैद्धांतिक रूप से त्वरण की दर में नाटकीय रूप से वृद्धि करना संभव बनाते हैं (ऊर्जा संचित होती है \ मी पथ) और बीम की तीव्रता, लेकिन अभी तक गंभीर सफलता नहीं मिली है।

यू. निम्नलिखित तत्वों को शामिल करें: त्वरित कणों (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, एंटीपार्टिकल्स) का एक स्रोत; विद्युत जनरेटर या ई - मैग्न। त्वरित क्षेत्र; एक निर्वात कक्ष, जिसमें कण त्वरण के दौरान चलते हैं (घने गैसीय माध्यम में, आवेशित कणों का त्वरण कक्ष को भरने वाले गैस अणुओं के साथ उनकी बातचीत के कारण असंभव है); यू से बीम के इनलेट () और रिलीज (इजेक्शन) के लिए सेवारत उपकरण; ध्यान केंद्रित करने वाले उपकरण जो निर्वात कक्ष की दीवारों पर प्रभाव के बिना कणों की गति सुनिश्चित करते हैं; मैग्नेट जो त्वरित कणों के प्रक्षेपवक्र को मोड़ते हैं; त्वरित बीम की स्थिति और विन्यास के अनुसंधान और सुधार के लिए उपकरण। यू की विशेषताओं के आधार पर, सूचीबद्ध तत्वों में से एक या अधिक उनमें अनुपस्थित हो सकते हैं।

विकिरण के प्रयोजन के लिए। सुरक्षा यू. सुरक्षा दीवारों और छत (जैविक सुरक्षा) से घिरे हैं। परिरक्षण सामग्री की मोटाई और पसंद त्वरित बीम की ऊर्जा और तीव्रता पर निर्भर करती है। कई से अधिक ऊर्जा वाले त्वरक। GeV आमतौर पर सुरक्षा कारणों से भूमिगत स्थित होता है।

डिवाइस के सिद्धांत के अनुसार, यू प्रत्यक्ष कार्रवाई, या उच्च वोल्टेज त्वरक(पोस्ट में त्वरण, विद्युत क्षेत्र), प्रेरण त्वरक(भंवर विद्युत क्षेत्रों में त्वरण जो चुंबकीय प्रेरण में परिवर्तन होने पर उत्पन्न होता है) और गुंजयमान यू।, जिसमें त्वरण के दौरान, V Ch el - magn। खेत। अत्यधिक उच्च ऊर्जा पर काम करने वाले सभी कार्य बाद वाले प्रकार के होते हैं।

आधुनिक यू. दो बड़े वर्गों में विभाजित हैं: रैखिक त्वरकतथा चक्रीय त्वरक... रैखिक अल्ट्रासाउंड में, त्वरित कणों के प्रक्षेपवक्र सीधी रेखाओं के करीब होते हैं। त्वरित स्टेशन ऐसे यू की पूरी लंबाई के साथ स्थित हैं। सबसे बड़े ऑपरेटिंग रैखिक यू. (स्टैनफोर्ड में इलेक्ट्रॉनिक यू) की लंबाई एक मील (3.05 किमी) है। रैखिक यू। कणों के शक्तिशाली प्रवाह को प्राप्त करना संभव बनाता है, लेकिन उच्च ऊर्जा पर वे बहुत महंगे हो जाते हैं। चक्रीय में। डब्ल्यू "अग्रणी" मैग्न। क्षेत्र त्वरित कणों के प्रक्षेपवक्र को मोड़ता है, उन्हें एक सर्कल में घुमाता है ( अंगूठी त्वरकया सिंक्रोट्रॉन) या सर्पिल ( साइक्लोट्रॉन, फासोट्रॉन, बीटाट्रॉनतथा माइक्रोट्रॉन)ऐसे यू में एक या एक से अधिक त्वरित करने वाले उपकरण होते हैं, जिसमें कण बार-बार त्वरण चक्र के दौरान लौटते हैं।

यह प्रकाश कणों (इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन) के यू के बीच के अंतर पर ध्यान दिया जाना चाहिए, जिन्हें आमतौर पर कहा जाता है। इलेक्ट्रॉनिक यू।, और यू। भारी कण (प्रोटॉन और आयन)।

इलेक्ट्रॉनिक त्वरक... विद्युत की विशेषताएं। दो कारणों से जुड़े हैं। कम ऊर्जा (कई MeV) पर भी इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन की गति प्रकाश की गति से बहुत कम भिन्न होती है और इसे आमतौर पर स्थिर माना जा सकता है, जो U को बहुत सरल और सस्ता करता है। लेकिन, दूसरी ओर, इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन मैग्ने में। विद्युत चुंबक पर क्षेत्र बहुत अधिक ऊर्जा खो देते हैं। विकिरण ( सिंक्रोट्रॉन विकिरण)... चक्रीय में। ये नुकसान या तो विकिरण के विशाल आयामों की ओर ले जाते हैं (वक्रता के बड़े त्रिज्या पर, सिंक्रोट्रॉन विकिरण के नुकसान में कमी), या शक्तिशाली त्वरित स्टेशनों की आवश्यकता होती है, जो विकिरण की लागत को बहुत बढ़ा देगा। जो इसे आसान बनाता है उत्पन्न करना ड्राइवप्रयोगों की अनुमति देना टकराने वाली किरणें.

रिंग इलेक्ट्रॉनिक यू का उपयोग यूवी या एक्स-रे में सिंक्रोट्रॉन विकिरण के स्रोतों के रूप में किया जाता है। श्रेणी। विकिरण के उच्च घनत्व और इसकी तेज दिशा के कारण, चक्रीय। W. विद्युत चुम्बक के अद्वितीय स्रोत हैं। संकेतित श्रेणियों की लहरें। विकिरण के लिए इलेक्ट्रॉनों के बड़े नुकसान को अक्सर रैखिक वाई को वरीयता देने के लिए मजबूर किया जाता है।

भारी कण त्वरक(मुख्य रूप से प्रोटॉन) इलेक्ट्रॉनिक यू से बहुत अलग हैं। वर्तमान समय में पहुंची ऊर्जा पर उनमें सिंक्रोट्रॉन विकिरण के लिए ऊर्जा हानि (~ \ TeV) व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित हैं, और यह आमतौर पर उच्च त्वरण दर को बनाए रखने के लिए लाभहीन होता है (चूंकि बिजली की खपत बिजली के लिए त्वरित स्टेशन विद्युत क्षेत्र की ताकत के वर्ग के समानुपाती होती है और त्वरण दर में वृद्धि के साथ तेजी से बढ़ती है)। ध्यान देने योग्य सिंक्रोट्रॉन विकिरण की अनुपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि प्रक्रिया में अनुप्रस्थ कणों के आयाम में तेजी आएगी, चक्र अपेक्षाकृत धीरे-धीरे क्षय होता है (जैसे कणों की गति का वर्गमूल), और विशेष की अनुपस्थिति में गति की स्थिरता . अपेक्षाकृत कमजोर गड़बड़ी के प्रभाव में उपायों का उल्लंघन किया जाता है। सभी उच्च ऊर्जा वाले भारी कण चक्रीय प्रकार के होते हैं। ^ आईवी

90 के दशक में। भंडारण और टकराने वाले छल्ले, जिनमें घने बीम चार्ज होते हैं, अधिक से अधिक महत्व प्राप्त कर रहे हैं। कण अपनी ऊर्जा को बदले बिना लंबे समय तक परिचालित होते हैं। इस तरह के छल्ले का उपयोग कणों के एक दूसरे की ओर बढ़ने (टकराव करने वाले बीम) के बीच प्रतिक्रिया करने के लिए किया जाता है, आयनों और कणों को जमा करने के लिए जो सीधे प्रकृति (पॉज़िट्रॉन और एंटीप्रोटोन) में नहीं होते हैं, और सिंक्रोट्रॉन विकिरण उत्पन्न करने के लिए भी उपयोग किए जाते हैं। एक दूसरे की ओर बढ़ने वाले कणों की बातचीत में, त्वरण के दौरान उन्हें प्रदान की गई सभी ऊर्जा का एहसास किया जा सकता है, जबकि स्थिर कणों के साथ त्वरित कणों की बातचीत में, अधिकांश ऊर्जा कणों के द्रव्यमान के केंद्र की गति से जुड़ी होती है। और प्रतिक्रियाओं में भाग नहीं लेता है।

ऐतिहासिक संदर्भ... यू. का विकास 1920 के दशक में शुरू हुआ। और परमाणु नाभिक के विखंडन के उद्देश्य से था। दूसरों की तुलना में पहले बनाए गए थे इलेक्ट्रोस्टैटिक जनरेटर[आर। आर. वैन डे ग्राफ़] और कैस्केड जेनरेटर[जे। कॉक्रॉफ्ट (जे। कॉक्रॉफ्ट) और ई। वाल्टन (ई। वाल्टन)], कक्षा यू से संबंधित हैं। प्रत्यक्ष कार्रवाई, और फिर पहला चक्रीय। गुंजयमान W.- [ई। ई. लॉरेंस, 1921]। 1940 में D. Kerst ने पहला W. इंडक्शन बनाया। प्रकार - बीटाट्रॉन।

40 के दशक में। सैद्धांतिक दिखाई दिया। कार्य जिसमें त्वरित कणों की गति की स्थिरता की जांच की गई थी। इस चक्र के पहले कार्यों में [वी। I. वेक्स्लर और आमेर। भौतिक विज्ञानी ई। मैकमिलन] ने अनुदैर्ध्य (चरण) गति की स्थिरता पर विचार किया, सिद्धांत तैयार किया aetophasing... तब कणों-बीटा-सिंहासन दोलनों की अनुप्रस्थ गति के सिद्धांत के निर्माण पर काम हुआ, जिसके कारण मजबूत (वैकल्पिक) फ़ोकसिंग की खोज हुई [एन। क्रिस्टोफिलोस (एन. क्रिस्टोफिलोस), 1950; ई। क्यूरेंट, एम। लिविंगस्टन, एच। स्नाइडर (एन। स्नाइडर), 1952], सभी आधुनिक अंतर्निहित। बड़े डब्ल्यू.

शक्तिशाली उच्च शक्ति रेडियो प्रौद्योगिकी का तेजी से विकास। द्वितीय विश्व युद्ध (1939-45) के दौरान हुए उपकरणों ने उच्च ऊर्जा के लिए रैखिक अल्ट्रासाउंड का निर्माण शुरू करना संभव बना दिया। इलेक्ट्रॉनिक रैखिक उपकरणों में, विद्युत का उपयोग किया जाता है। डेसीमीटर की यात्रा तरंगों का क्षेत्र डायाफ्राम में होता है। वेवगाइड्स, प्रोटॉन में - एल अल्वारेज़ (एल अल्वारेज़) मीटर रेंज द्वारा विकसित, ट्रांजिट ट्यूबों से भरी हुई। शुरुआत में। ऐसे यू के कुछ हिस्सों का यू द्वारा तेजी से उपयोग किया जा रहा है चौगुनी उच्च आवृत्ति ध्यान केंद्रित(अंग्रेजी पदनाम RFQ), टू-रीह बेसिक के निर्माण में। भूमिका वी.वी. व्लादिमीरस्की, आई.एम. कपिंस्की और वी.ए.टेप्लाकोव द्वारा निभाई गई थी।

निर्माण करते समय, चक्रीय। U. तेजी से अतिचालक चुम्बक का उपयोग कर रहे हैं। सिस्टम पोस्ट बनाने के लिए साइक्लोट्रॉन में सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग किया जाता है। महान फ़ील्ड और in सिंक्रोट्रॉन प्रोटॉनधीरे-धीरे (कई सेकंड से अधिक) बदलते चुम्बक उत्पन्न करने के लिए। खेत। इस प्रकार सबसे बड़ा ऑपरेटिंग प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन, टेवाट्रॉन (यूएसए), काम करता है।

80 के दशक तक। मुख्य प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन में कण भौतिकी की खोज की गई थी। आजकल टकराने वाले पुंजों के साथ इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन और प्रोटॉन-एंटीप्रोटॉन वलय त्वरक पर कई दिलचस्प परिणाम प्राप्त हो रहे हैं। ऐसे यू के फायदे सामान्य से अधिक: १) जीव। अंतःक्रियात्मक ऊर्जा में वृद्धि (द्रव्यमान प्रणाली के केंद्र में); अतिसापेक्ष मामले में, जो हमेशा टकराने वाले बीमों में होता है, यह ऊर्जा बढ़ जाती है टकराने से पहले एक स्थिर लक्ष्य के नाभिक के साथ तेज कणों की टक्कर में ( टीटकराने वाले परमाणुओं और लक्ष्य परमाणुओं का द्रव्यमान है, त्वरित कणों की कुल ऊर्जा है); 2) बाहरी प्रतिक्रियाओं से पृष्ठभूमि में तेज कमी। मुख्य कोलाइडर का नुकसान एक महत्वपूर्ण (परिमाण के कई आदेशों द्वारा) बातचीत की संख्या में कमी (एक ही समय में) है। इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन बीम को टकराने के साथ कुंडलाकार यू.एस. की तकनीक में 1961 में महारत हासिल की गई थी (फ्रेस्काटी, इटली में 2 x 250 MeV की ऊर्जा के लिए एक त्वरक), और टकराने वाले प्रोटॉन और एंटीप्रोटॉन बीम वाले इंस्टॉलेशन केवल इलेक्ट्रॉनों के तरीकों के प्रस्तावित होने के बाद दिखाई दिए। रोनोगो (एएमबडकर, 1967) और टी के साथ खस्तिचेस्को के बारे में [एस। एस वैन डेर मीर (1972) भारी कणों का ठंडा होना (देखें। कूलिंग बीमचार्ज किया गया)। गैर-पारंपरिक चीजों के विकास पर अधिक ध्यान दिया जाता है। त्वरण के तरीके: सामूहिक तरीके, लेजर क्षेत्रों की धड़कन पर त्वरण, जाग्रत क्षेत्रों में त्वरण, आदि। इस काम की शुरुआत वी। आई। वेक्स्लर, ए। एम। बुडकर और या। बी। फेनबर्ग ने की थी। हालाँकि, इन विचारों के आधार पर U. अभी तक नहीं बनाया गया है।

प्रत्यक्ष अभिनय त्वरक... ऐसे में यू. चार्ज. कण निरंतर या अर्ध-स्थिर में ऊर्जा बढ़ाते हैं (उस समय के दौरान नहीं बदलते हैं जिसके दौरान कण पूर्ण ऊर्जा प्राप्त करते हैं) विद्युत। खेत। कणों द्वारा अर्जित ऊर्जा, इस मामले में, उनके आवेश को पारित संभावित अंतर से गुणा करने के बराबर होती है। प्रत्यक्ष क्रिया में कणों की अधिकतम प्राप्य ऊर्जा सबसे बड़े संभावित अंतर (15-18 एमबी) से निर्धारित होती है, जिसे भौतिक रूप से टूटने के बिना बनाया जा सकता है। प्रतिष्ठान। सभी व्यावहारिक रूप से उपयोग किए जाने वाले यू। प्रत्यक्ष क्रिया में, त्वरित प्रणाली का अंतिम इलेक्ट्रोड पृथ्वी की क्षमता पर है, क्योंकि केवल इस मामले में यू से हटाए गए कण आगे की गति के दौरान अर्जित ऊर्जा को नहीं खोते हैं।

यू प्रत्यक्ष कार्रवाई में इलेक्ट्रोस्टैटिक शामिल है। जनरेटर, कैस्केड जनरेटर और रिचार्जेबल बूस्टर(या अग्रानुक्रम यू।)। ऐसे यू में त्वरित कण इंसुलेटर से बने पाइप के अंदर और साथ चलते हैं। सामग्री (आमतौर पर चीनी मिट्टी के बरतन), कट के अंदर एक वैक्यूम बनाया जाता है, जो त्वरित कणों के निर्बाध संचलन के लिए आवश्यक होता है, और बाहर (उच्च दबाव में) एक अच्छी तरह से सूखा, ऑक्सीजन मुक्त गैस मिश्रण (ज्यादातर सल्फर के मिश्रण के साथ नाइट्रोजन) हेक्साफ्लोराइड) को इंजेक्ट किया जाता है, जिससे विद्युत के विकास को रोका जा सकता है। टूटना। ट्यूब के सिरों पर स्थित इलेक्ट्रोड के बीच एक त्वरित संभावित अंतर बनाया जाता है (चित्र 1)। बिजली। ट्यूब की धुरी के साथ निर्देशित क्षेत्र को धातु द्वारा समतल किया जाता है। विभाजित करेगा। ओम्स्क से जुड़े छल्ले। वोल्टेज विभक्त।

इलेक्ट्रोस्टैटिक यू में उच्च वोल्टेज इन्सुलेट सामग्री से बने तेजी से चलने वाले टेप का उपयोग करके बनाया जाता है, उदाहरण के लिए। रबर। स्थापना के कम वोल्टेज वाले हिस्से में, टेप पर बिजली लगाई जाती है। चार्ज। यह आवेश धातु से नीचे की ओर टेप में प्रवाहित होता है। विशेष से चार्ज की गई सुई। कई तक जनरेटर। केवी के दसियों मूविंग टेप चार्ज को खोखली धातु के अंदर स्थित U. के हाई-वोल्टेज भाग में स्थानांतरित करता है। टोपी वहां, उसी सुइयों का उपयोग करके टेप से चार्ज हटा दिया जाता है और उनसे टोपी की बाहरी सतह पर प्रवाहित होता है। घंटी की क्षमता (और इसके अंदर संलग्न सभी उपकरण, आयन स्रोत और ट्यूब के उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रोड सहित) लगातार बढ़ जाती है क्योंकि चार्ज आते हैं और केवल ब्रेकडाउन द्वारा सीमित होता है।

चावल। 1. त्वरित ट्यूब डिवाइस का आरेख.

बड़े संभावित अंतर पैदा करने के लिए कैस्केड जनरेटर में वोल्टेज गुणन सर्किट का उपयोग किया जाता है।

पहले चरण में, नकारात्मक मूल्यों को तेज किया जाता है। आयन (एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन युक्त परमाणु), और फिर, दो (या कई) इलेक्ट्रॉनों को हटाने के बाद, स्ट्रिपिंग के दौरान नीचे रखा जाएगा। आयन ऐसे यू के स्रोत और आउटपुट डिवाइस दोनों जमीनी क्षमता पर हैं, और स्ट्रिपिंग डिवाइस से लैस हाई-वोल्टेज इलेक्ट्रोड cf पर स्थित है। यू। रिचार्जेबल यू के कुछ हिस्सों में बिना ब्रेकडाउन के ऊर्जा के दोहरे (और, गहरी स्ट्रिपिंग के साथ, और भी अधिक) मूल्य प्राप्त करना संभव हो जाता है।

प्रेरण त्वरक... प्रेरण के लिए। W. बीटाट्रॉन और लीनियर इंडक्टर्स का मालिक है। डब्ल्यू

चावल। 2. बीटाट्रॉन का योजनाबद्ध खंड: 1 - चुंबक ध्रुव; 2 कुंडलाकार वैक्यूम कक्ष का खंड; 3 -सार; 4 - विद्युत चुम्बक वाइंडिंग; 5 - चुंबक योक.

बीटाट्रॉन डिवाइस का आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 2. त्वरित कण (इलेक्ट्रॉन) एक कुंडलाकार निर्वात कक्ष में चलते हैं 2 विद्युत चुम्बक के अंतराल में स्थित ( 1 - चुंबक के ध्रुव)। वे एक भंवर विद्युत द्वारा त्वरित होते हैं। क्षेत्र में, एक कट उत्तेजित होता है जब वह आघूर्ण बदलता है। त्वरित कणों की कक्षा में प्रवेश करने वाला प्रवाह। मुख्य इस प्रवाह का एक हिस्सा कोर से होकर गुजरता है 3 केंद्र में स्थित है। बीटाट्रॉन के हिस्से। घुमावदार 4 एसी पर फ़ीड वर्तमान। चुंबक विन्यास बीटाट्रॉन में क्षेत्र को दो शर्तों का पालन करना चाहिए: १) मैग्न। केंद्र पर प्रेरण। कक्षा को इलेक्ट्रॉनों की बदलती ऊर्जा के अनुरूप होना चाहिए; 2) मैग्जीन का विन्यास। निर्वात कक्ष में क्षेत्र को इलेक्ट्रॉनों की अनुप्रस्थ गति की स्थिरता सुनिश्चित करनी चाहिए या, जैसा कि वे कहते हैं, उनकी स्थिरता बीटाट्रॉन दोलन(नीचे देखें)। कक्ष के ऊपर और नीचे स्थित रिंग के आकार के बेवेल्ड मैग्नेट। ध्रुव परिधि की ओर घटते हुए ऐसी स्थिरता के लिए आवश्यक क्षेत्र बनाते हैं (चित्र 8,) बी).

बीटाट्रॉन त्वरण विधि का विचार 1922 में जे। स्लीपियन द्वारा व्यक्त किया गया था, सिद्धांत की नींव 1948 में आर। विडेरो द्वारा विकसित की गई थी। पहला बीटाट्रॉन 1940 में बनाया गया था। बीटाट्रॉन की सादगी और विश्वसनीयता ने प्रौद्योगिकी और चिकित्सा (ऊर्जा रेंज 20-50 MeV में) में उनके व्यापक अनुप्रयोग को सुनिश्चित किया।

रैखिक प्रेरण त्वरक में, विद्युत लाइनें विद्युत होती हैं। फ़ील्ड (तीव्रता के साथ इ) त्वरक की धुरी के साथ निर्देशित होते हैं। बिजली। क्षेत्र एक समय-भिन्न परिमाण द्वारा प्रेरित है। एक दूसरे के पीछे व्यवस्थित एक से गुजरने वाला प्रवाह रिंग फेराइट इंडक्टर्स 1 (अंजीर। 3)। मैग्न। फ्लक्स उनमें शॉर्ट (दसियों या सैकड़ों एनएस) करंट पल्स द्वारा सिंगल-टर्न वाइंडिंग से होकर गुजरता है 2 कवरिंग इंडक्टर्स। फोकस एक अनुदैर्ध्य चुंबक द्वारा किया जाता है। फ़ील्ड, कॉइल द्वारा एक कट बनाया जाता है 3 इंडक्टर्स के अंदर स्थित है। रैखिक प्रेरण यू। एक नाड़ी में रिकॉर्ड (किलोएम्पियर) धाराएं प्राप्त करना संभव बनाता है; नायब काम करने वाले U. - ATA (USA) में सबसे शक्तिशाली - इलेक्ट्रॉनों को 10 kA की धारा में 43 MeV की ऊर्जा में त्वरित करता है। वर्तमान दालों की अवधि 50 ns है।

चावल। 3. एक रैखिक प्रेरण उपकरण का आरेख त्वरक: 1 - प्रारंभ करनेवाला का मूल; 2 -उत्तेजित करनेवाला घुमावदार; 3 -फोकसिंग कॉइल.

गुंजयमान त्वरक... गुंजयमान यू में ऊर्जा आवेश को बढ़ाने के लिए। कणों का उपयोग एचएफ अनुदैर्ध्य विद्युत में किया जाता है। खेत। ऐसे क्षेत्रों में त्वरण संभव है यदि दो शर्तों में से एक को पूरा किया जाता है: या तो त्वरित कणों को विद्युत चुंबक के साथ एक साथ चलना चाहिए। तरंग, इसके सापेक्ष अपनी स्थिति बनाए रखना (त्वरित और यात्रा तरंग), या उन्हें इसके साथ केवल ऐसे क्षणों में बातचीत करनी चाहिए जब विद्युत। क्षेत्र में वांछित (त्वरित) दिशा और आवश्यक परिमाण (उचित अनुनाद Y.) है। वे क्षेत्र जिन पर कण त्वरक क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, कहलाते हैं। एक शॉर्टकट और एक शॉर्टकट के साथ। शेष पथ पर, कण आरएफ क्षेत्र की क्रिया का अनुभव नहीं करते हैं, या तो क्योंकि यह वहां नहीं है, या क्योंकि कण स्क्रीन द्वारा इससे सुरक्षित हैं।

यू. एक यात्रा तरंग के साथ मुख्य में प्रयोग किया जाता है। प्रकाश कणों (इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन) के त्वरण के लिए, जिसकी गति पहले से ही कम ऊर्जा पर भिन्न होती है। विद्युत चुंबक का चरण वेग। वैक्यूम वेवगाइड में तरंगें हमेशा प्रकाश की गति से अधिक होती हैं; एक छिद्रित प्रणाली के साथ वेवगाइड लोड करना। डायाफ्राम, आप तरंग की गति को धीमा कर सकते हैं, लेकिन बहुत अधिक नहीं। इसलिए, धीमी कणों के त्वरण का उपयोग यात्रा तरंग के साथ नहीं किया जाता है।

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चावल। 4. विडेरो त्वरक के उपकरण का आरेख: 1 - क्षणिक एफ ट्यूब; एचएफ दोलनों के 2-जेनरेटर; 3 - त्वरित अंतराल;

रैखिक अनुनाद त्वरक... सबसे सरल गुंजयमान U. त्वरक विडेरो है (चित्र 4)। बीम धातु के पाठ्यक्रम के साथ व्यवस्थित। उड़ान ट्यूब एचएफ जनरेटर के ध्रुवों से (एक के माध्यम से) जुड़े हुए हैं। त्वरित अंतराल (विपरीत रूप से चार्ज उड़ान ट्यूबों के बीच अंतराल) में, एक अनुदैर्ध्य विद्युत बनाया जाता है। सैकड़ों केवी के क्रम के वोल्टेज के साथ एचएफ क्षेत्र। कण जो सही समय पर त्वरित अंतराल तक पहुंचते हैं, विद्युत रूप से त्वरित होते हैं। फ़ील्ड, और फिर अगली फ़्लाइट ट्यूब में "छिपाएँ"। इसकी लंबाई और कण की गति को एक दूसरे के साथ समन्वित किया जाता है ताकि कण उस समय अगले अंतराल तक पहुंचें जब विद्युत हो। क्षेत्र में सही दिशा और परिमाण है, अर्थात, पिछले त्वरित अंतराल के समान चरण। इसके लिए यह आवश्यक है कि शर्त

जहां / ट्यूब की लंबाई और त्वरित अंतराल है; - कण गति, प्रकाश की गति के अंशों में व्यक्त; - विद्युत चुंबक की एक तरंग की लंबाई। कंपन (खालीपन में); एन एस-कोई पूर्णांक। त्वरित बीम में कणों (गुच्छों) के गुच्छों की एक श्रृंखला होती है, जो उचित विद्युत के साथ त्वरित अंतराल से गुजरती है। खेत। एक रैखिक यू की संरचना विकसित करते समय, न केवल स्पैन ट्यूबों की लंबाई को सही ढंग से चुनना महत्वपूर्ण है, बल्कि त्वरित अंतराल भी है। ये लंबाई, एक ओर, ध्यान देने योग्य वोल्टेज (सैकड़ों kV, और कभी-कभी मेगावोल्ट) का सामना करने के लिए पर्याप्त बड़ी होनी चाहिए, और दूसरी ओर, इतनी छोटी होनी चाहिए कि पारित होने के दौरान HF दोलनों का चरण बहुत अधिक न बदले कण का।

जैसे-जैसे कण गति बढ़ती है, विडेरो त्वरक अप्रभावी हो जाते हैं और अलियारेट्ज़ त्वरक को रास्ता देते हैं। उनमें उड़ान नलिकाएं जनरेटर से नहीं जुड़ी होती हैं, बल्कि एक के बाद एक लंबी बेलनाकार ट्यूब के अंदर स्थित होती हैं। गुंजयमान यंत्र, क्रॉम में उत्साहित हैं e - mag. उतार-चढ़ाव। एचएफ क्षेत्र, जो एक पारंपरिक गुंजयमान यंत्र की तरह ही पारगमन ट्यूबों से दूर वितरित किया जाता है, त्वरित अंतराल में अपनी धुरी के पास केंद्रित होता है। तत्वों का लेआउट "एक्सेलरेटिंग गैप - फ्लाइट ट्यूब - एक्सेलेरेटिंग गैप", आदि, विडेरो एक्सीलरेटर्स के समान ही रहता है, लेकिन स्थिति (1) रूप लेती है

रैखिक गुंजयमान अल्ट्रासाउंड कुशलता से काम करता है यदि पर्याप्त तेज़ कणों को उनमें इंजेक्ट किया जाता है, पहले प्रत्यक्ष क्रिया की सहायता से या एक वैकल्पिक उच्च-आवृत्ति फ़ोकसिंग डिवाइस की सहायता से त्वरित किया जाता है। - वी

साइक्लोट्रॉन-सरल और ऐतिहासिक रूप से पहले यू. चक्रीय। प्रकार (अंजीर। 5)। मॉडर्न में। साइक्लोट्रॉन को समझना गुंजयमान चक्र कहलाते हैं। डब्ल्यू।, एक प्रमुख चुंबक के साथ काम करना जो समय के साथ नहीं बदलता है। क्षेत्र और एक पोस्ट पर, त्वरित एचएफ क्षेत्र की आवृत्ति। पारंपरिक साइक्लोट्रॉन में, मैग्न। क्षेत्र अज़ीमुथल है और त्रिज्या से लगभग स्वतंत्र है; त्वरित कणों के प्रक्षेप पथ में अनिच्छुक सर्पिलों का रूप होता है। पारंपरिक साइक्लोट्रॉन का उपयोग भारी गैर-सापेक्ष कणों - प्रोटॉन और आयनों को तेज करने के लिए किया जाता है। साइक्लोट्रॉन का निर्वात कक्ष एक्सट तक सीमित होता है। बेलनाकार दीवार रूपों और दो फ्लैट क्षैतिज रूप से स्थित ढक्कन। पारंपरिक साइक्लोट्रॉन के विद्युत चुम्बक कक्ष में लगभग एक समान (परिधि की ओर थोड़ा गिरते हुए) चुम्बक बनाते हैं। मैदान। त्वरित अंतराल कक्ष में स्थित दो इलेक्ट्रोडों के कटने और एक-दूसरे का सामना करने से बनता है, जिसमें खोखले आधे-सिलेंडर का आकार होता है - डुअंट। डीज़ क्वार्टर-वेव लाइनों के माध्यम से उच्च वोल्टेज जनरेटर के ध्रुवों से जुड़े होते हैं।

चावल। 5. साइक्लोट्रॉन डिवाइस का आरेख.

एक वृत्त में गतिमान एक कण पर अभिकेंद्र गति द्वारा कार्य किया जाता है। लोरेंत्ज़ बल केन्द्रापसारक बल के बराबर जहां r प्रक्षेपवक्र की वक्रता की त्रिज्या है, ज़ी-पार्टिकल चार्ज। वह।, अधिक सुविधाजनक इकाइयों की ओर बढ़ते हुए, हम प्राप्त करते हैं

कहाँ पे पीसी-कण गति का उत्पाद आरप्रकाश की गति से साथ- MeV में व्यक्त किया गया, इंडक्शन मैग्। खेत मेंटेस्ला में मापा जाता है, और r m में।

पारंपरिक साइक्लोट्रॉन में प्राप्त होने वाली अंतिम ऊर्जा; लगभग प्रोटॉन के लिए है। 20 MeV, और त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति (at .) बी = 2 टी) - लगभग। 30 मेगाहर्ट्ज। उच्च ऊर्जा पर, त्वरित कण निम्न में कमी के कारण त्वरित वोल्टेज के साथ समकालिकता से बाहर चले जाते हैं मेंकेंद्र से परिधि तक और सापेक्षतावादी प्रभावों के कारण।

पारंपरिक साइक्लोट्रॉन का व्यापक रूप से आइसोटोप के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है और अन्य सभी मामलों में जब 20 MeV (या ~ 20 MeV / न्यूक्लियॉन) तक की ऊर्जा वाले प्रोटॉन (या आयन) की आवश्यकता होती है। यदि उच्च ऊर्जा वाले प्रोटॉन (कई सैकड़ों MeV तक) की आवश्यकता होती है, तो अज़ीमुथल परिमाण वाले साइक्लोट्रॉन का उपयोग किया जाता है। खेत। ऐसे साइक्लोट्रॉन में अनुप्रस्थ गति की स्थिरता चुम्बकों की अज़ीमुथल समरूपता की अस्वीकृति के कारण सुनिश्चित होती है। क्षेत्र और इस तरह के एक विन्यास की पसंद, किनारे आपको गति की स्थिरता बनाए रखने और (औसतन) परिमाण के मूल्यों की परिधि में वृद्धि करने की अनुमति देता है। प्रवेश।

साइक्लोट्रॉन में त्वरण प्रक्रिया निरंतर होती है: उसी समय, कुछ कण आयन स्रोत को छोड़ देते हैं, अन्य पथ के बीच में होते हैं, और फिर भी अन्य त्वरण प्रक्रिया को समाप्त करते हैं। विशिष्ट वर्तमान int. साइक्लोट्रॉन में बीम लगभग है। 1 एमए, एक्सट्रेक्टेड बीम करंट इजेक्शन दक्षता और आउटपुट फॉयल की थर्मल स्थिरता पर निर्भर करता है; आमतौर पर यह कई है। μA के दसियों।

फ़ैज़ोट्रॉन... फासोट्रॉन में मैग्न। क्षेत्र समय में स्थिर है और इसका बेलनाकार संरक्षित है। समरूपता मैग्न। परिधि की ओर क्षेत्र कम हो जाता है, कणों के घूमने की आवृत्ति बढ़ती ऊर्जा के साथ घट जाती है, और तदनुसार, त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति घट जाती है। इस मामले में, त्वरित कणों की ऊर्जा पर प्रतिबंध गायब हो जाते हैं, लेकिन त्वरित बीम की तीव्रता तेजी से घट जाती है (परिमाण के कई आदेशों से)। त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति में परिवर्तन इस तथ्य की ओर जाता है कि त्वरण प्रक्रिया को चक्रों में विभाजित किया जाता है: कणों के एक नए बैच को पिछले बैच के त्वरण के पूरा होने के बाद ही फासोट्रॉन में पेश किया जा सकता है और आवृत्ति अपने मूल मूल्य पर वापस आ जाती है। . कई से फासोट्रॉन का सामान्य कार्य क्षेत्र। सैकड़ों से हजारों MeV. जैसे-जैसे ऊर्जा बढ़ती है, चुम्बकों का आकार बहुत बड़ा हो जाता है और उनका वजन और लागत अत्यधिक बढ़ जाती है। हाल ही में (९० के दशक में) कोई नया फासोट्रॉन नहीं बनाया गया है। कई तक की ऊर्जा के लिए। सैकड़ों MeV साइक्लोट्रॉन का उपयोग मैग्न के अज़ीमुथल भिन्नता के साथ करते हैं। क्षेत्रों, और सिंक्रोट्रॉन का उपयोग उच्च ऊर्जा में तेजी लाने के लिए किया जाता है।

सिंक्रोट्रॉनसभी प्रकार के कणों को तेज करने के लिए उपयोग किया जाता है: इलेक्ट्रॉनों के लिए उपयुक्त सिंक्रोट्रॉन और प्रोटॉन और अन्य आयनों के लिए सिंक्रोट्रॉन (पुराना नाम सिंक्रोफैसोट्रॉन है, देखें। सिंक्रोट्रॉन प्रोटॉन)... सिंक्रोट्रॉन में कणों को जिस ऊर्जा तक त्वरित किया जाता है, वह इलेक्ट्रॉनों के लिए सिंक्रोट्रॉन विकिरण की शक्ति से सीमित होती है, और प्रोटॉन और आयनों के लिए केवल वाई के आकार और लागत से सीमित होती है।

सिंक्रोट्रॉन में, त्वरण प्रक्रिया के दौरान कक्षा स्थिर रहती है, जिसके साथ कण घूमते हैं। अग्रणी महामहिम। क्षेत्र केवल एक संकीर्ण पथ के साथ बनाया गया है, जिसमें एक कुंडलाकार निर्वात कक्ष है, जिसमें कण चलते हैं। जैसा कि (3) से स्पष्ट है, पद के साथ। परिमाण की त्रिज्या प्रेरण अनुपात में वृद्धि होनी चाहिए। त्वरित कणों की गति। (कक्षा की निरंतर लंबाई पर) क्रांति की आवृत्ति गति f-lo . से जुड़ी होती है

वह आवृत्ति कहाँ है जिसके साथ प्रकाश की गति से गतिमान एक कण सिंक्रोट्रॉन में घूमेगा। त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति कणों की क्रांति की आवृत्ति के साथ मेल खा सकती है या इससे अधिक की पूर्णांक संख्या (इसे आवृत्ति कहा जाता है) हो सकती है। इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनिक सिंक्रोट्रॉन में (जिसके लिए हमेशा पी >> एमसी) त्वरित क्षेत्र की आवृत्ति स्थिर होती है, जबकि मैग्नी का प्रेरण। मार्जिन बढ़ता है। प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन में, त्वरण चक्र के दौरान, मैग् के प्रेरण के रूप में। क्षेत्र, और त्वरित वोल्टेज की आवृत्ति।

माइक्रोट्रॉन-चक्रीय। डब्ल्यू. पोस्ट के साथ. महान क्षेत्र और इलेक्ट्रॉन आराम ऊर्जा (0.511 MeV) के बराबर प्रति क्रांति ऊर्जा वृद्धि के साथ। यदि ऊर्जा में पूरी वृद्धि एक छोटे से खंड में होती है, तो उपवास में। महान कण का क्षेत्र एक गोलाकार कक्षा से दूसरी कक्षा में स्थानांतरित हो जाता है। ये सभी कक्षाएँ एक-दूसरे को उस बिंदु पर स्पर्श करती हैं जहाँ त्वरण उपकरण स्थित है। ऐसे यू में इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा कई तक पहुंच जाती है। दसियों MeV.

त्वरक आकार। त्वरक परिसरों... रैखिक यू की लंबाई त्वरित कणों की ऊर्जा और त्वरण की दर से निर्धारित होती है, और अंगूठी त्वरक की कक्षा की वक्रता की त्रिज्या कणों की ऊर्जा और अधिकतम द्वारा निर्धारित की जाती है। अग्रणी चुंबक का प्रेरण। खेत।

मॉडर्न में। रैखिक इलेक्ट्रॉनिक त्वरण दर 10-20 MeV / m है, प्रोटॉन में - 2.5-5 MeV / m। त्वरण की दर में वृद्धि दो मुख्य भागों में होती है। कठिनाइयाँ: गुंजयमान यंत्रों की दीवारों में प्रतिरोधक हानियों में वृद्धि और बिजली का खतरा। टूटना। प्रतिरोधक नुकसान को कम करने के लिए, सुपरकंडक्टिंग रेज़ोनेटर का उपयोग किया जा सकता है (पहले ऐसे रेज़ोनेटर काम करना शुरू कर चुके हैं); टूटने से निपटने के लिए, बिजली के वितरण को सावधानीपूर्वक समतल किया जाता है। गुंजयमान यंत्रों में क्षेत्र, स्थानीय विषमताओं से बचना। यह संभव है कि रैखिक प्रोटोनिक अल्ट्रासाउंड में त्वरण की दर को परिमाण के क्रम से समय के साथ बढ़ाया जा सकता है।

चक्रीय यू के आयाम अग्रणी चुंबक के शामिल होने से जुड़े हैं। एफ-लॉय फील्ड्स (3)। एकल आवेशित कणों के त्वरण और वलय-औसत मान के साथ टी (जो . से मेल खाती है यह एफ-ला देता है (एम)। इसके अनुसार, 1 TeV U की परिधि ~ 20 किमी होनी चाहिए। ऐसी संरचनाओं को विकिरण से बचाने के लिए भूमिगत बनाया गया है। उच्च ऊर्जा खपत के विशाल आयामों से अरबों डॉलर में पूंजीगत व्यय होता है।

उपरोक्त अनुमान W., magn के लिए मान्य हैं। ब्लॉक टू-रख में एक लोहे का जूआ होता है। बढ़ना बीलोहे की संतृप्ति के कारण अधिकतम 1.8 टी से ऊपर असंभव हो जाता है, लेकिन यह सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट पर स्विच करके किया जा सकता है। सिस्टम इस तरह का पहला यू. - टेवाट्रॉन - पहले से ही प्रयोगशाला में काम कर रहा है। संयुक्त राज्य अमेरिका में फर्मी। मैग्न। ब्लॉकों में क्षेत्र, तांबे के मैट्रिक्स में NbTi कंडक्टर के साथ एक केबल के साथ घाव, 4 K के तापमान पर 5-5.5 T तक बढ़ाया जा सकता है, और जब तापमान 1.8 K तक कम हो जाता है या NbSn पर स्विच करते समय, 8 तक -10 टी. (NbSn मिश्र धातु का उपयोग इसकी नाजुकता के कारण त्वरक के निर्माण में नहीं किया जाता है।) तापमान में और कमी से व्यक्ति को और भी अधिक परिमाण में जाने की अनुमति मिलती है। क्षेत्र, लेकिन आर्थिक रूप से लाभहीन; क्रायोजेनिक संयंत्र के आयाम कम हो रहे हैं, लेकिन महंगे और बिजली की खपत करने वाले क्रायोजेनिक उपकरणों की संख्या बढ़ रही है।

कम सख्ती से परिभाषित न्यूनतम स्वीकार्य मान में... यू में एक लोहे के जुए के साथ बीखदानें कम नहीं होनी चाहिए (6-10)। १० ~ ३ टी, क्योंकि निचले क्षेत्रों में कुल परिमाण में योगदान बहुत बड़ा है। प्रेरण अवशिष्ट परिमाण का योगदान करना शुरू कर देता है। क्षेत्र, जिसका स्थानिक वितरण आमतौर पर प्रतिकूल होता है। रवैया बीअधिकतम / बीन्यूनतम, और, फलस्वरूप, साधारण चुम्बक वाले वातावरण में बेदखल और अंतःक्षेपित कणों के संवेग का अनुपात इसलिए 200-300 से अधिक नहीं हो सकता है। अतिचालक परिमाण में। सिस्टम, यह सीमा और भी छोटी हो जाती है, क्योंकि रिक्त स्थान में छोटे क्षेत्रों के लिए। मैग्नेशिया का वितरण अतिचालक कंडक्टरों में एड़ी धाराओं से प्रेरण अत्यधिक प्रभावित होता है। ये प्रतिबंध इस तथ्य की ओर ले जाने वाले कारणों में से एक हैं कि सभी बड़े में तेजी आएगी। परिसरों में कई होते हैं। क्रमिक रूप से संचालित यू।: रैखिक यू। - इंजेक्टर, एक या कई। मध्यवर्ती यू.- बूस्टर, अंत में, मुख्य यू., प्रभारी ला रहा है। परम ऊर्जा तक के कण, और संभवतः एक भंडारण वलय। सर्किट में तेजी आएगी। जटिल सर्न को अंजीर में दिखाया गया है। 6.

इस परिसर का निर्माण और संचालन यूरोपीय देशों के राष्ट्रमंडल द्वारा किया और वित्तपोषित किया जाता है। नायब। यू., जो कि कॉम्प्लेक्स का हिस्सा है, एक एलईपी स्टोरेज-कोलिज़नल इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन रिंग है जो इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन बीम को 45 GeV की ऊर्जा में त्वरित करता है। U. एक गहरी भूमिगत सुरंग में स्थित है और इसकी परिधि 27 किमी है। इस सुरंग में 90 के दशक में. यह एक बड़ा सुपरकंडक्टिंग हैड्रॉन कोलाइडर एलएचसी (लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर) बनाने की योजना है, जिसे प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन को 7 टीईवी की ऊर्जा में तेजी लाने और बाद में आयनों को तेज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

चावल। 6. सीईआरएन त्वरक परिसर की योजना (स्विट्जरलैंड).

एलएचसी में इंजेक्शन के लिए, एसपीएस (सुपर प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन) त्वरक का उपयोग किया जाएगा, जिसके उत्पादन में प्रोटॉन की ऊर्जा ~ 450 GeV है। इस त्वरक की परिधि 6.9 किमी है, यह 40 मीटर की गहराई पर भूमिगत स्थित है। एसपीएस पीएस प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन से भारी कण प्राप्त करता है, जिसमें बदले में, प्रोटॉन और आयन आइसोल्ड बूस्टर से आते हैं, और इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन - ईपीए बूस्टर से।

रूस में, नायब। प्रोटॉन (और आयनिक) यूरिया (70 GeV) Protvino (सर्पुखोव, मॉस्को क्षेत्र के पास) में संचालित होता है। उसके तहत, 21 किमी की परिधि के साथ एक त्वरण और भंडारण केंद्र (यूसी) का निर्माण शुरू हुआ। यह 3 TeV की ऊर्जा के लिए प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन को तेज करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इंटरनेशनल ज्वाइंट इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (JINR, डबना, मॉस्को क्षेत्र) एक प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन का संचालन करता है जो प्रोटॉन को 9 GeV, एक फासोट्रॉन और सुपरकंडक्टिंग अल्ट्रासोनिक आयनों - एक न्यूक्लोट्रॉन को तेज करता है जो आयनों को 6 GeV / न्यूक्लियॉन की ऊर्जा में त्वरित करता है।

यिंग-उन सैद्धांतिक में। और प्रयोग। भौतिकी (ITEP, मास्को), प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन 9 GeV की ऊर्जा के लिए प्रोटॉन को त्वरित करता है।

चरण में उतार-चढ़ाव... जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, गुंजयमान अल्ट्रासाउंड में, त्वरित कणों की किरण अनायास गुच्छों में विभाजित हो जाती है। केंद्र। गुच्छों के कण एक बार फिर त्वरित अंतराल (चक्रीय Y में) या अगले त्वरित अंतराल (रैखिक Y में) तक पहुंचते हैं, जब त्वरित एचएफ वोल्टेज के चरण में आवश्यक मूल्य होता है। ऐसे कण कहलाते हैं। बराबरी का। डॉ। त्वरण की प्रक्रिया में गुच्छा के कण संतुलन के बारे में दोलन करते हैं, फिर उसके आगे, फिर उससे पिछड़ जाते हैं। इन उतार-चढ़ावों को कहा जाता है। चरण। वे एक संतुलन कण की ऊर्जा और गति के सापेक्ष त्वरित कणों की ऊर्जा और गति में उतार-चढ़ाव के साथ होते हैं।

आइए हम रैखिक Y में चरण गति पर विचार करें। सरलता के लिए, हम मानेंगे कि त्वरित अंतराल इतने कम हैं कि कण लगभग तुरंत उनके माध्यम से गुजरते हैं। मान लीजिए कि एक निश्चित कण संतुलन की तुलना में बाद में अंतराल पर आता है। इसके साथ पकड़ना शुरू करने के लिए, इसे अंतराल से गुजरते समय अधिक ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए। इसके विपरीत, जो कण संतुलन से पहले अंतराल पर आ गया है, उसे कम ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए।

अंजीर में। 7 साइनसॉइडल वक्र समय-भिन्न तीव्रता का प्रतिनिधित्व करता है इ एचएफ क्षेत्र को तेज करना। धराशायी रेखा तनाव को चिह्नित करती है, किनारों को उस समय मौजूद होना चाहिए जब संतुलन कण गुजरता है, ताकि यह समय में अगले अंतराल पर आ जाए। प्रत्येक परिवर्तन अवधि में इ ऐसे दो बिंदु हैं: साथतथा डी... हालाँकि, यह देखना आसान है कि गति केवल बिंदु C पर स्थिर है। केवल इस बिंदु पर बाद के समय में क्षेत्र की ताकत बढ़ जाती है, और पहले के क्षणों में यह घट जाती है।

चावल। 7. ऑटोफैसिंग के सिद्धांत की चर्चा के लिए.

कणों की अनुदैर्ध्य गति के विस्तृत विश्लेषण से पता चलता है कि एचएफ दोलनों के पर्याप्त आयाम के साथ हमेशा स्थिर चरण गति का एक क्षेत्र होता है - इस मामले में, बिंदु सी के आसपास स्थित क्षेत्र। इस कथन को कहा जाता है। सिद्धांत ऑटोफैसिंग.

चक्रीय त्वरण में, ऊर्जा न केवल कणों की गति पर निर्भर करती है, बल्कि पथ की लंबाई पर भी वे पिछले त्वरित अंतराल से अगले एक (यदि उनमें से कई हैं), साथ ही साथ प्रक्षेपवक्र की परिधि पर भी निर्भर करती है। . आइए गुणांक का परिचय दें। लंबी कक्षा।

कहाँ पे ली- कक्षीय परिधि, आर- एक कण का स्पंदन। यू में अपने संचलन पर एक कण द्वारा खर्च किए गए समय में परिवर्तन इसकी गति पर निर्भर करता है और इसे एफ-लेयर द्वारा वर्णित किया जाता है

जहाँ कण का g-Lorentz गुणनखंड, रैखिक Y में a = 0, और स्थिर बिंदु है साथ... चक्रीय Y. at . में बिंदु C स्थिर है, और पर दूरसंचार विभाग डी... जिस ऊर्जा पर ये बिंदु बदलते हैं वह अनुपात से मेल खाती है

और बुलाया। महत्वपूर्ण ऊर्जा (अंग्रेजी साहित्य में - संक्रमण ऊर्जा)। इस बिंदु पर, त्वरित वोल्टेज के चरण को एक "तुल्यकालिक बिंदु" से दूसरे में स्थानांतरित किया जाना चाहिए। क्रिटिकल के करीब पहुंचने पर। चरण दोलनों की आवृत्ति की ऊर्जा (चक्रीय यू में। उन्हें अक्सर रेडियल-चरण कहा जाता है) घट जाती है और गुच्छों के चरण आकार में तेजी से कमी आती है, और गति में कणों का फैलाव (और ऊर्जा में) बढ़ जाता है। महत्वपूर्ण के माध्यम से संक्रमण के क्षण में। ऊर्जा अपघटन के प्रभाव को बढ़ाती है। अस्थिरता के प्रकार। यू की डिजाइन सुविधाओं के आधार पर - ए के मूल्य पर - महत्वपूर्ण। ऊर्जा ऑपरेटिंग एनर्जी रेंज के भीतर या बाहर हो सकती है।

रोल स्थिरता समस्या। बीटाट्रॉन दोलन... बड़े वलय के आकार के अल्ट्रासाउंड में, कण अपने त्वरण के दौरान सैकड़ों हजारों या लाखों किलोमीटर में मापे गए पथ की यात्रा करते हैं। में जमा हो जाएगा। सिस्टम इस तरह कई और के लिए। परिमाण के आदेश अधिक, और छोटे यू में - कई से। परिमाण के आदेश कम होते हैं, लेकिन यह हमेशा निर्वात कक्ष के व्यास की तुलना में बहुत बड़ा होता है, एक कट के अनुप्रस्थ आयाम आमतौर पर दो दसियों सेमी से अधिक नहीं होते हैं। कक्ष की दीवारों के साथ कणों के टकराने से उनका नुकसान होता है। इसलिए, त्वरण केवल सावधानीपूर्वक गणना और निष्पादित फ़ोकसिंग सिस्टम के साथ ही संभव है।

त्वरित कण (चरण दोलनों की स्थिरता के क्षेत्र में) की ऊर्जा के किसी भी मूल्य के लिए, कुंडलाकार अल्ट्रासाउंड में एक बंद (स्थिर) कक्षा होती है। U के निर्वात कक्ष में होने के कारण, कण इस कक्षा के पास घूमते हैं, जिससे यह चक्कर लगाता है बीटाट्रॉन दोलनइन दोलनों की आवृत्तियाँ चरण दोलनों की आवृत्तियों से काफी अधिक होती हैं, ताकि बीटाट्रॉन दोलनों का अध्ययन करते समय, त्वरित कणों की ऊर्जा और बंद कक्षा की स्थिति को स्थिर माना जा सके।

सैद्धांतिक के साथ। बीटाट्रॉन दोलनों को ध्यान में रखते हुए, आमतौर पर "चरण विमानों" में त्वरित कणों के कब्जे वाले क्षेत्रों की जांच की जाती है ( आर, पी आर) और (जेड, पीजेड), जहां आरतथा जेड- कण के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर निर्देशांक ( आर = आर - आर 0, जहां आर- कण त्रिज्या, आर 0 संतुलन प्रक्षेपवक्र की त्रिज्या है), a पी आरतथा पी ज़ू- इसके आवेग के संगत घटक। अप्रभावित गति में, इन क्षेत्रों में एक दीर्घवृत्त का आकार होता है। के अनुसार लिउविल का प्रमेय, चलते समय क्षेत्रों के मान नहीं बदलते हैं। त्वरण की प्रक्रिया में, कण कई पार करते हैं। अमानवीयता मैग्न। और बिजली। खेत। इस मामले में, चरण अंतरिक्ष में बीम द्वारा कब्जा कर लिया गया क्षेत्र एक जटिल आकार प्राप्त कर सकता है, ताकि प्रभाव। क्षेत्र का आकार - वर्णित दीर्घवृत्त का क्षेत्रफल - बढ़ता है। सावधानीपूर्वक ट्यून किए गए W. में, ऐसी वृद्धि नहीं होती है। क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आंदोलनों के बीच संबंध की उपस्थिति में, संकेतित क्षेत्रों में से प्रत्येक को संरक्षित नहीं किया जाता है, लेकिन चार-आयामी अंतरिक्ष में बीम द्वारा कब्जा कर लिया गया आयतन ( आर, जेड, पी आर, पी जेड).

व्यावहारिक ब्याज की आमतौर पर बीम द्वारा कब्जा कर लिया गया क्षेत्र चरण विमानों में नहीं, बल्कि विमानों में होता है ( आर, क्यू आर), (जेड, क्यू जेड) जहां क्यू आरऔर क्यू जेडसंतुलन कक्षा के स्पर्शरेखा वाले कणों के वेग से बने कोण हैं। इन क्षेत्रों को कहा जाता है। क्षैतिज (या रेडियल) और लंबवत (या अक्षीय मीटर) उत्सर्जकबीम ई आरऔर ई जेड... आवेगों से कोणों में संक्रमण f-lams . द्वारा दिया जाता है

कहाँ पे आर- आवेग का अनुदैर्ध्य घटक, जो व्यावहारिक रूप से पूर्ण आवेग के साथ मेल खाता है; आर 0 = एमसी... यह लिउविल के प्रमेय से इस प्रकार है कि गति के समाकलन मात्राएँ हैं पीइ आरतथा पीइ जेडया, क्रमशः, bge आरऔर बीजी जेड, टू-राई कहा जाता है। एन ओ आर एम ए एल और जेड ओ वी और एम और ई एम और टी ए एन एस और एम आई।

जो कहा गया है उससे यह स्पष्ट है कि, त्वरण पर, सामान्यीकृत उत्सर्जन अपरिवर्तित रहते हैं, जबकि सामान्य उत्सर्जन ई आरऔर ई जेड 1 / बीजी के रूप में कमी। बीम के अनुप्रस्थ आयाम संगत रूप से कम हो जाते हैं।

किसी भी U. की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता उसका अकसेप्टन s-naib है। एमिटेंस, टू-री यू। बिना नुकसान के गुजरता है। त्वरित बीम की एक उच्च तीव्रता केवल U. में पर्याप्त रूप से बड़ी स्वीकृति के साथ प्राप्त की जा सकती है।

निर्वात कक्ष के दिए गए आयामों के साथ, Y की स्वीकृति अधिकतम के समानुपाती होती है। कोण, जो एक संतुलन कक्षा के साथ कणों का प्रक्षेपवक्र हो सकता है, और इसलिए, बीटाट्रॉन दोलनों की तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होता है। यू की लंबवत और क्षैतिज स्वीकृति आनुपातिक हैं, यानी, प्रति क्रांति बीटाट्रॉन दोलनों की संख्या के लिए क्यू आरतथा क्यू z से राई इसलिए इसे बढ़ाना वांछनीय है। सभी मौजूदा यू. क्यू आरतथा क्यू z एक दूसरे के निकट हैं। यदि दोनों 1 से कम हैं, तो फोकस कहलाता है। थ के बारे में l और b के साथ (m i gk के बारे में th), और यदि th के बारे में 1-s या l ln से अधिक (f e s t लगभग th)।

सभी पूर्णांक और अर्ध-पूर्णांक मान क्यू आरतथा क्यूजेड प्रतिबंधित हैं। पूरे के साथ क्यूकण मैग्न में वापस आ जाते हैं। बीटाट्रॉन दोलनों के एक ही चरण में तत्व, क्षेत्र त्रुटियों के प्रभाव को जोड़ दिया जाता है और दोलनों का एक गुंजयमान निर्माण (बाहरी प्रतिध्वनि) उत्पन्न होता है। पूर्णांक मानों के आसपास निषिद्ध आवृत्ति क्षेत्र होते हैं, जिसके भीतर दोलनों में वृद्धि, हालांकि परिमाण में सीमित होती है, उदाहरण के लिए, अस्वीकार्य रूप से बड़ी हो जाती है। निर्वात कक्ष के आयामों से अधिक है।

अर्ध-पूर्णांक मान क्यू आरतथा क्यू z एक पैरामीटर की घटना और एक अनुनाद दोलन के कारण मना किया जाता है, जो मैग्नी के ढाल की अनियमितताओं के कारण उत्पन्न होता है। खेत। कुछ यू में, विशेष रूप से भंडारण उपकरणों में, उच्च आदेश भी परिलक्षित होते हैं।

चक्रीय में। U. कणों को फोकस करने के लिए अनुप्रस्थ चुम्बक का उपयोग करते हैं। खेत। एक समान गाइड फ़ील्ड में, केवल क्षैतिज फ़ोकसिंग होती है और कोई वर्टिकल फ़ोकसिंग नहीं होती है ( क्यू z = 0) इस परिणाम को समझना आसान है, यह देखते हुए कि जब कण एकसमान (ऊर्ध्वाधर) परिमाण में गति करते हैं। मैदान ( बी आर = 0, बी जेड =कॉन्स्ट) लोरेंत्ज़ बलों में z घटक नहीं होता है और कण प्रारंभिक मान को बनाए रखते हैं। अक्षीय गति। अक्षीय फ़ोकसिंग के लिए आवश्यक बल केवल मैग् के रेडियल घटक की उपस्थिति में उत्पन्न होते हैं। खेत।

चुंबक विन्यास क्षेत्र ध्रुव के टुकड़ों के आकार पर निर्भर करता है। अंजीर में। आठ ( ए) और 8 ( बी) घूर्णन की आकृति (अक्ष के बारे में) के आकार वाले ध्रुव के टुकड़ों को दर्शाता है जेड) अंजीर में। आठ ( लेकिन) समतल ध्रुवों को दर्शाता है जो एक समान ऊर्ध्वाधर क्षेत्र बनाते हैं, ऐसे क्षेत्र अक्षीय फ़ोकसिंग नहीं बनाते हैं। अंजीर में। आठ ( बी) ध्रुवों के बीच उत्पन्न होने वाले क्षेत्र की तस्वीर दिखाता है, जो परिधि तक फैलते हुए अंतराल का निर्माण करता है। इस मामले में, लोरेंत्ज़ बल एक फ़ोकसिंग (केंद्रीय तल पर लौटकर) अक्षीय घटक प्राप्त करता है। हालांकि, अक्षीय फ़ोकसिंग की उपस्थिति रेडियल के कमजोर होने के साथ होती है: परिधि में विक्षेपित कण एक संतुलन प्रक्षेपवक्र में अधिक धीरे-धीरे लौटते हैं, क्योंकि वे एक कमजोर क्षेत्र में आते हैं।

चावल। आठ। लेकिनएक सजातीय क्षेत्र में चुंबकीय बल; बी- परिधि की ओर घटते क्षेत्र में चुंबकीय बल.

रैखिक Y में। ध्यान केंद्रित करने की समस्या भी महत्वपूर्ण है, हालांकि यह रिंग Y की तरह महत्वपूर्ण नहीं है। रैखिक Y में कणों की पथ लंबाई छोटी है और त्वरित कण पहले से ही पारित गड़बड़ी पर वापस नहीं आते हैं। मैदान।

चक्रीय यू में, मैग्न। सिस्टम टू-रिख में अज़ीमुथल समरूपता है, वैध f-la

रेडियल की एक साथ स्थिरता और अक्षीय इस मामले में बीटाट्रॉन दोलन केवल तभी संभव है, यानी कमजोर फोकसिंग के साथ (देखें। त्वरक में कणों को केंद्रित करनामजबूत फ़ोकसिंग के साथ, z में फ़ोकस करने वाले और . में फ़ोकस करने वाले क्षेत्र आर, क्षैतिज और लंबवत निर्देशांक के साथ ध्यान केंद्रित करने वाले क्षेत्रों द्वारा प्रतिस्थापित किए जाते हैं। जब पीछा किया। ऐसे क्षेत्रों की स्थिति और मैग्नीशिया के ढालों का सही चुनाव। मैग्नेट के क्षेत्र और ज्यामिति, पूरे सिस्टम पर ध्यान केंद्रित किया जाता है, और बीटाट्रॉन आवृत्तियों के दोनों परिणामी मूल्य एकता से काफी अधिक हो सकते हैं।

अल्ट्रासाउंड में मजबूत फोकस के साथ, चौगुनी चुंबक का उपयोग किया जाता है। या बिजली। (त्वरित कणों की कम ऊर्जा पर) क्षेत्र का। अंजीर में। नौ ( लेकिन) एक चौगुनी परिमाण को दर्शाता है। लंबवत फ़ोकसिंग (z-अक्ष) और रेडियल डिफोकसिंग बनाने वाला लेंस आरमहान मैदान। निर्वात कक्ष लेंस के अक्ष के साथ इसके ध्रुवों के बीच स्थित होता है (चित्र में नहीं दिखाया गया है)। सकारात्मक रूप से आवेशित कण पाठक की ओर "उड़ते" हैं। ऐसे चार कण और उन पर अभिनय करने वाले लोरेंत्ज़ बलों को बिंदुओं और तीरों द्वारा दर्शाया गया है। त्रिज्या के साथ ध्यान केंद्रित करने में (और साथ में ध्यान केंद्रित करना जेड) लेंस मैग्न। डंडे एनतथा एसस्थानों की अदला-बदली करें। रिंग में यू मैग्नेट जो एक प्रमुख चुंबक बनाते हैं। लेंस के बीच स्थित क्षेत्र। वे एक समान z-दिशात्मक चुंबक बनाते हैं। मैदान। कुछ यू में संयुक्त कार्यों के साथ चुंबक का उपयोग किया जाता है। उनका मैग्न। क्षेत्र में एक द्विध्रुवीय (मार्गदर्शक क्षेत्र) और एक चौगुनी घटक (चित्र। 9) दोनों शामिल हैं। बी).

आरएक्स। नौ. लेकिन- चौगुनी चुंबकीय लेंस; बी- संयुक्त कार्यों के साथ चुंबकीय ब्लॉक.

रैखिक U में अनुप्रस्थ फ़ोकसिंग के लिए कोई एक विद्युत चुंबक का उपयोग करने का प्रयास कर सकता है। लहर, किनारों कणों को तेज करता है। हालाँकि, सामान्य तरंगों में इस्थिर चरण गति के अनुरूप प्रकार के बिंदु अनुप्रस्थ कंपन के लिए अस्थिर होते हैं और इसके विपरीत। इस कठिनाई को दूर करने के लिए, वैकल्पिक चरण फ़ोकसिंग का उपयोग किया जा सकता है साथतथा डीअंजीर में। 7 क्रमिक रूप से एक दूसरे को प्रतिस्थापित करें) या विद्युत की अज़ीमुथल समरूपता को छोड़ दें। गुहा में क्षेत्र (चौगुनी एचएफ फोकसिंग)। सबसे अधिक बार, हालांकि, अनुप्रस्थ फ़ोकसिंग के लिए, विशेष द्वारा बनाए गए चौगुनी फ़ील्ड का उपयोग किया जाता है। महान लेंस। 80 के दशक से। ऐसे लेंस के निर्माण के लिए पोस्ट का उपयोग करना शुरू किया। मैग्नेट (SmCo मिश्र धातु)।

तीव्रता से संबंधित प्रभाव... बाहरी के साथ बीम की बातचीत से उत्पन्न होने वाली प्रतिध्वनि के अलावा। क्षेत्र, बीम की उच्च तीव्रता पर डीकंप की भूमिका निभाने लगते हैं। एक दूसरे के साथ बीम कणों की बातचीत से जुड़ी एक प्रकार की अस्थिरता, निर्वात कक्ष और त्वरक प्रणाली के तत्वों के साथ, और पर्यावरण में टकराने वाले बीम के साथ, और एक दूसरे पर बीम की कार्रवाई के साथ। नायब। इन प्रभावों में सबसे सरल बीटाट्रॉन दोलन आवृत्ति का कूलम्ब शिफ्ट है। बिजली। बीम क्षेत्र बाहरी कणों को परिधि में पीछे हटाता है और गुच्छा के केंद्रीय कण पर कार्य नहीं करता है। नतीजतन, बीम में कणों के बीटाट्रॉन दोलनों की आवृत्ति बीम के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र की दोलन आवृत्ति से भिन्न होने लगती है। यदि यह अंतर निकटतम निषिद्ध मूल्यों के बीच की दूरी से अधिक है क्यू, तो Y की किसी भी सेटिंग पर, बीम का हिस्सा अनिवार्य रूप से खो जाता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक कणों का प्रतिकर्षण बीम के चरण दोलनों को भी प्रभावित करता है (विशेष रूप से, यह "नकारात्मक द्रव्यमान" के प्रभाव की ओर जाता है)।

त्वरित कणों का एक बीम अपने इलेक्ट्रोस्टैटिक के साथ बातचीत करता है। निर्वात कक्ष में छवि और उसमें स्थित वस्तुओं के साथ (त्वरित स्टेशनों के गुंजयमान यंत्र, मापने वाले उपकरणों के सेंसर, वैक्यूम सिस्टम के पुर्जे और इनपुट आदि)। इस मामले में, प्रत्येक कण पर कार्य करने वाला बल समानुपाती होता है। संतुलन प्रक्षेपवक्र और उसके रैखिक घनत्व के सापेक्ष कक्ष में बीम की शिफ्ट। इस बातचीत के परिणामस्वरूप, एक विद्युत चुंबक उत्पन्न होता है। बाद में गुजरने वाले कणों ("सिर - x v o c t" का प्रभाव) पर अभिनय करने वाले क्षेत्र और स्वयं कणों पर जो इन कणों के उत्तेजित क्षेत्र में लौटने पर क्षेत्रों की उपस्थिति का कारण बनते हैं। यह इंटरैक्शन कई प्रभावों का कारण बनता है जिससे बीम स्थिरता का नुकसान होता है। पहले से उल्लिखित "सिर से पूंछ" प्रभाव के अलावा, एक प्रतिरोधी, अस्थिर (कैमरे के साथ चलने वाले बीम की एक विद्युत छवि के साथ बातचीत, कक्ष की दीवारों की सीमित चालकता के कारण चरण में एक कट अंतराल हो सकता है) ), माइक्रोवेव अस्थिरता (उच्च आवृत्तियों पर उत्तेजित होने वाली वस्तुओं के साथ बातचीत), आदि।

टकराने वाले बीम त्वरक (कोलाइडर)... जब टकराव की क्रिया में नए कण उत्पन्न होते हैं, तो ऊर्जा पैदा होने वाले कणों की शेष ऊर्जा के बराबर या उससे अधिक जारी की जानी चाहिए, अर्थात। सैकड़ों MeV, और कभी-कभी कई दसियों GeV। इतनी बड़ी ऊर्जा रिलीज के साथ, यह न केवल रसायन है जो अपना महत्व खो देता है। लक्ष्य बनाने वाले कणों का युग्मन, लेकिन नाभिक में न्यूक्लियंस का युग्मन भी, ताकि एकल न्यूक्लियॉन के साथ या यहां तक ​​कि एक न्यूक्लियॉन बनाने वाले एकल के साथ भी टकराव हो। टी. एन. संचयी प्रक्रियाएं, टू-राई को एक साथ माना जा सकता है। दो या कई के साथ एक त्वरित कण की टक्कर। न्यूक्लियॉन वैज्ञानिक रुचि के हैं, लेकिन उच्च ऊर्जा पर बहुत कम ही देखे जाते हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कोलाइडर में कणों की टक्कर में, त्वरण के दौरान संचित सभी ऊर्जा का एहसास किया जा सकता है, जबकि एक स्थिर लक्ष्य के न्यूक्लियॉन के साथ एक तेज प्रोटॉन की टक्कर में, इस ऊर्जा का केवल एक हिस्सा उपयोग किया जाता है। तो, उत्पन्न करने के लिए जे/ y-मेसन, प्रोटॉन ऊर्जा बाकी ऊर्जा की तुलना में 3.7 गुना अधिक होनी चाहिए जे/ y-meson, और Z 0 -boson की पीढ़ी को 50 गुना ऊर्जा की आवश्यकता होती है। स्थिर लक्ष्यों पर भारी कणों का निर्माण इसलिए विनाशकारी रूप से नुकसानदेह है, और कोलाइडर पर जाना आवश्यक है। कोलाइडर में, कण एक दूसरे की ओर या तो एक रिंग (कण और एंटीपार्टिकल्स) में या दो इंटरसेक्टिंग रिंगों में जा सकते हैं।

संचय के साथ काम करने की तकनीक। वलय, जिसमें टकराने वाली किरणें चलती हैं, बहुत जटिल होती हैं। प्रति इकाई समय में होने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं की संख्या स्थिर लक्ष्यों की तुलना में हजारों गुना कम होती है, जो कि बीम के अत्यधिक दुर्लभ होने के कारण होती है। कोलाइडर की दक्षता की विशेषता आमतौर पर होती है चमक,टी। यानी वह संख्या जिससे आपको eff को गुणा करना है। प्रति इकाई समय में ऐसी प्रतिक्रियाओं की संख्या प्राप्त करने के लिए अध्ययन की गई प्रतिक्रिया का क्रॉस सेक्शन। चमक आनुपातिक टकराने वाले पुंजों की तीव्रता और व्युत्क्रमानुपात का गुणनफल। बीम के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र (यदि वे बराबर हैं)। टकराने वाले बीमों में, यानी कई कण होने चाहिए और चरण स्थान में छोटी मात्रा में कब्जा करना चाहिए। सिंक्रोट्रॉन विकिरण के कारण इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन बीम के चरण मात्रा के ठंडा होने पर ऊपर चर्चा की गई थी। उसी समय, प्रोटॉन बीम का चरण आयतन केवल 1 के त्वरण के साथ घटता है /आरयानी पूरी तरह से अपर्याप्त। और एंटीप्रोटोन बीम द्वारा कब्जा कर लिया गया वॉल्यूम उनकी पीढ़ी के दौरान पहले से ही बहुत बड़ा हो जाता है और बाद में कम हो जाता है, क्योंकि एंटीप्रोटोन उच्च ऊर्जा (कई GeV) पर बनते हैं। इसलिए, टकराव से पहले, एंटीप्रोटॉन बीम को जमा होना चाहिए और ठंडा होना चाहिए, अर्थात, उन्हें चरण स्थान में संपीड़ित किया जाना चाहिए।

भारी कणों (प्रोटॉन, एंटीप्रोटॉन, आयन) के बीम को ठंडा करने के दो तरीके हैं - इलेक्ट्रॉनिक और स्टोकेस्टिक। इलेक्ट्रॉन कूलिंग तब होती है जब कूल्ड बीम "कोल्ड" इलेक्ट्रॉनों के एक बीम के साथ इंटरैक्ट करते हैं जो एक निश्चित सामान्य सेक्शन में कूल्ड कणों के साथ उड़ते हैं और एक ही औसत होते हैं। गति। (एक बीम के टेम्पो को उसके कणों की औसत ऊर्जा कहा जाता है, जिसे बीम के साथ चलने वाली एक समन्वय प्रणाली में मापा जाता है।)

स्थैतिक शीतलन इस तथ्य पर आधारित है कि एक साथ ठंडा होने वाले कणों की संख्या बहुत अधिक नहीं होती है। यदि उपकरण के अंदर केवल एक कण है जो बीम निर्देशांक को मापता है, तो इसके विचलन को एक सेंसर द्वारा मापा जा सकता है और फिर एक सुधारक द्वारा ठीक किया जा सकता है। अगर यह अंदर मापता है। कई डिवाइस होंगे। कण, सेंसर उनके विद्युत की स्थिति पर प्रतिक्रिया करता है। गुरुत्वाकर्षण का केंद्र और कोई सुधार नहीं है, लेकिन कंपन भिगोना (at .) एनडिवाइस में कणों को एक द्वारा ठीक किया जाता है, नहीं एनपैरामीटर)। स्टोकेस्टिक। शीतलन धीरे-धीरे होता है और बड़ी संख्या में चक्कर लगाने की आवश्यकता होती है।

ध्यान दें कि इलेक्ट्रॉन कूलिंग कम बीम ऊर्जा पर अधिक कुशल हो जाती है, और स्टोकेस्टिक कूलिंग बहुत अधिक संख्या में कणों पर अधिक कुशल नहीं है।

त्वरक के विकास की संभावनाएं Pro... बड़े त्वरक की परियोजनाओं में, राई विकास, निर्माण के अधीन हैं, या पहले से ही सेवा में प्रवेश कर चुके हैं, निम्नलिखित को सूचीबद्ध किया जा सकता है।

रूस (ट्रोइट्स्क, मॉस्को क्षेत्र) में, 600 MeV की ऊर्जा के साथ "मेसन फैक्ट्री" का निर्माण पूरा होने वाला है। वर्तमान 70 μA। 1993 में, उसने पहले ही 430 MeV की ऊर्जा के साथ एक बीम दिया था। आइसोटोप के उत्पादन के लिए, 160 MeV की ऊर्जा और औसत के साथ एक प्रोटॉन बीम का उपयोग किया जाता है। वर्तमान 100 μA। प्रो-टीवीनो में, एक एक्सीलरेटर-स्टोरेज कॉम्प्लेक्स (UNK) का निर्माण चल रहा है, जिसे 3 TeV तक के प्रोटॉन को गति देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। UNK एक भूमिगत सुरंग में स्थित है जिसकी परिधि 21 किमी है। पल्स तीव्रता अपेक्षित है 5. १० १२.

जर्मनी के संघीय गणराज्य (हैम्बर्ग) में, कोलाइडिंग बीम (HERA) इकाई को इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन (30 GeV) के साथ प्रोटॉन (820 GeV) की बातचीत का अध्ययन करने के लिए कमीशन किया गया था। डिजाइन चमक ~ २। 10 31 सेमी -2। -1 के साथ। प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन में सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट होते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉनिक सिंक्रोट्रॉन में साधारण मैग्नेट होते हैं (ताकि सिंक्रोट्रॉन विकिरण के कारण नुकसान में वृद्धि न हो)। इस यू को लैस करने और इस पर काम करने में विभिन्न देशों के 37 संस्थान हिस्सा लेते हैं।

जर्मनी में, 250x250 GeV (पहला संस्करण) या 500 x 500 GeV (दूसरा संस्करण) की कण ऊर्जा के साथ एक DESY रैखिक कोलाइडर परियोजना भी विकसित की जा रही है। सर्न (स्विट्जरलैंड) में, भारी कणों के लिए लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर (LHC) का निर्माण रिंग इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन U. (LEP) की सुरंग में शुरू होता है। प्रोटॉन (2x7 TeV), प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और आयनों (सीसा, 1148 TeV सहित) के टकराव का अध्ययन करना संभव होगा।

न्यूक्लियोट्रॉन (डबना, रूस) का उपयोग करके भारी आयनों को तेज किया जा सकता है। 1977 से दुबना में प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन में, दिसंबर। कार्बन तक आयन (4.2 GeV / न्यूक्लियॉन, और 1992 से - 6 GeV / न्यूक्लियॉन तक)।

सैकले (फ्रांस) में डब्ल्यू। "शनि" पर, आयनों को आर्गन (1.15 GeV / न्यूक्लियॉन तक) तक त्वरित किया जाता है। SPS एक्सेलेरेटर (CERN) ऑक्सीजन और सल्फर आयनों को 200 GeV / न्यूक्लियॉन तक बढ़ा सकता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में, नायब। 2 x 20 TeV की ऊर्जा वाला एक बड़ा सुपरकंडक्टिंग सुपरकोलाइडर (SSC)। इस त्वरक का निर्माण स्थगित कर दिया गया है।

इंट में। त्वरक समिति और भी बड़ी परियोजनाओं पर विचार कर रही है, जिसके कार्यान्वयन के लिए विकसित देशों के संयुक्त प्रयासों की आवश्यकता होगी। इस तरह के प्रबंधन की विशिष्ट परियोजना अभी तक निर्धारित नहीं की गई है। सभी कार्यान्वित और विकसित परियोजनाएं प्रसिद्ध, सिद्ध सिद्धांतों पर आधारित हैं। ऊपर बताए गए नए त्वरण के तरीके, सफल होने पर, इन योजनाओं को पूरी तरह से बदल सकते हैं।

त्वरक का अनुप्रयोग... वैज्ञानिक के अलावा यू. का प्रैक्टिकल है। आवेदन। तो, रेखीय U. बनाने के लिए उपयोग किया जाता है न्यूट्रॉन जनरेटरविकिरण के लिए सामग्री के परीक्षण, परमाणु ईंधन के उत्पादन के इलेक्ट्रोन्यूक्लियर तरीकों और नियंत्रित जड़त्वीय थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के लिए भारी कम चार्ज वाले आयनों को तेज करने पर सक्रिय रूप से चर्चा की जा रही है। लोमा लिंडा (यूएसए) में, एक विशेष का निर्माण विकिरण चिकित्सा के लिए एक प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन के साथ जटिल। रूस में भी इसी तरह की एक परियोजना पर विचार किया जा रहा है।

लिट।:कोलोमेन्स्की एए, लेबेदेव एएन, चक्रीय त्वरक का सिद्धांत, एम।, 1962; वाल्डनर ओए, व्लासोव एडी, शाल्नोव एवी, रैखिक त्वरक, एम।, 1969; ब्रुक जी।, आवेशित कणों के चक्रीय त्वरक, ट्रांस। फ्रेंच के साथ।, एम।, 1970; कोमार ईजी, बेसिक्स ऑफ एक्सीलरेटिंग टेक्नोलॉजी, एम., 1975; रैखिक आयन त्वरक, एड। बीपी मुरिन, टी। 1-2, एम।, 1978; बखरुशिन यू.पी., अनात्स्की एआई, रैखिक प्रेरण त्वरक, एम।, 1978; लेबेदेव ए.एन., शाल्नोव ए.वी., फंडामेंटल्स ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी ऑफ एक्सेलेरेटर्स, वॉल्यूम 3, एम।, 1981; मोस्कलेव वी.ए., बेताट्रोन, एम।, 1981; कपिंस्की आईएम, रैखिक अनुनाद त्वरक का सिद्धांत, मॉस्को, 1982। एल एल गोलदीन.

अनुशासन से

"आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान की अवधारणाएं"

विषय पर " कण त्वरक "

1. परिचय ………………………………………………………………………… .3

2. आवेशित कणों के आधुनिक त्वरक ………………………… 4

3. प्राथमिक कणों के अध्ययन के लिए वैज्ञानिक केंद्र …………………… 7

4. चक्रीय त्वरक ………………………………………………………15

5. लेजर त्वरक की धड़कन ………………………………… ..16

6. निष्कर्ष …………………………………………………………… ..20

7. प्रयुक्त साहित्य की सूची …………………………………… 21

परिचय

वर्तमान में, आवेशित कण त्वरक विज्ञान और प्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं - उच्च ऊर्जा के आवेशित कणों (प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉनों, एंटीपार्टिकल्स, अन्य परमाणुओं के नाभिक) के बीम के उत्पादन के लिए स्थापना - दसियों keV (103 eV) से कई TeV (10 12) तक ईवी) ... प्रौद्योगिकी में, इस तरह के त्वरक का उपयोग आइसोटोप प्राप्त करने, सामग्री की सतहों को सख्त करने और नई सामग्री का उत्पादन करने के लिए किया जाता है, विद्युत चुम्बकीय विकिरण (माइक्रोवेव से एक्स-रे विकिरण) के स्रोत बनाने के लिए, दवा में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, आदि। हालांकि, पहले की तरह, परमाणु भौतिकी और उच्च-ऊर्जा भौतिकी त्वरक के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्रों में से हैं। आधुनिक आवेशित कण त्वरक पदार्थ, ऊर्जा, स्थान और समय का अध्ययन करने वाले भौतिकविदों के लिए सूचना के मुख्य स्रोत हैं। आज ज्ञात अधिकांश प्राथमिक कण पृथ्वी पर स्वाभाविक रूप से नहीं होते हैं और त्वरक पर प्राप्त होते हैं। यह प्राथमिक कणों की भौतिकी की आवश्यकताएं हैं जो त्वरक प्रौद्योगिकी के विकास के लिए मुख्य प्रोत्साहन हैं, और मुख्य रूप से उस ऊर्जा को बढ़ाने के लिए जिससे आवेशित कणों को त्वरित किया जा सकता है।

आधुनिक आवेशित कण त्वरक।

आधुनिक उच्च-ऊर्जा भौतिकी में, दो प्रकार के त्वरक प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जाता है। त्वरक प्रयोग की पारंपरिक योजना इस प्रकार है: आवेशित कणों की एक किरण को अधिकतम संभव ऊर्जा तक त्वरित किया जाता है और फिर एक स्थिर लक्ष्य की ओर निर्देशित किया जाता है, जब कणों से टकराते हुए कई प्राथमिक कण उत्पन्न होते हैं। पैदा होने वाले कणों के मापदंडों के मापन प्राथमिक कणों के आधुनिक सिद्धांत के परीक्षण (या बनाने) के लिए आवश्यक सबसे समृद्ध प्रयोगात्मक जानकारी प्रदान करते हैं। प्रतिक्रिया की दक्षता द्रव्यमान प्रणाली के केंद्र में लक्ष्य से टकराने वाले कण की ऊर्जा से निर्धारित होती है। सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, एक स्थिर लक्ष्य और टकराने वाले कणों के समान शेष द्रव्यमान के साथ, प्रतिक्रिया ऊर्जा

जहाँ E लक्ष्य पर आपतित कण की ऊर्जा है, m 0 इसका द्रव्यमान है, c प्रकाश की गति है। तो, एक प्रोटॉन के एक स्थिर लक्ष्य के साथ टकराव में 1000 GeV की ऊर्जा के लिए त्वरित, केवल 42 GeV ऊर्जा नए कणों के उत्पादन पर खर्च की जाती है, और अधिकांश ऊर्जा इसके परिणामस्वरूप पैदा हुए कणों की गतिज ऊर्जा पर खर्च की जाती है। प्रतिक्रिया का।

1960 के दशक के उत्तरार्ध में प्रस्तावित कोलाइडिंग-बीम एक्सेलेरेटर (कोलाइडर), जिसमें आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन, प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन, आदि) के त्वरित बीमों के टकराने से प्रतिक्रिया होती है, एक महत्वपूर्ण लाभ देते हैं। प्रतिक्रिया ऊर्जा। कोलाइडर में, प्रतिक्रिया ऊर्जा टकराने वाले कणों की ऊर्जाओं के योग के बराबर होती है

ई 1 + ई 2, यानी कणों की समान ऊर्जा पर, लाभ 2 ई / एम 0 सी 2 है। बेशक, एक कोलाइडर की दक्षता एक स्थिर लक्ष्य वाले त्वरक की तुलना में कम होती है, क्योंकि दो दुर्लभ बीम के कण एक दूसरे के साथ बीम के कणों और घने लक्ष्य की तुलना में बहुत कम बार टकराते हैं। फिर भी, उच्च ऊर्जा भौतिकी में मुख्य प्रवृत्ति हमेशा उच्च ऊर्जाओं में जाने की है, और आज सबसे बड़े त्वरक कोलाइडर हैं जो रिकॉर्ड ऊर्जा प्राप्त करने के लिए टकराव की संख्या का त्याग करते हैं।

आधुनिक आवेशित कण त्वरक दुनिया में सबसे बड़ी प्रयोगात्मक सुविधाएं हैं, और त्वरक में कण ऊर्जा इसके आकार से रैखिक रूप से संबंधित है। उदाहरण के लिए, स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी (यूएसए) में 50 GeV SLC रैखिक इलेक्ट्रॉन त्वरक की लंबाई 3 किमी है, जो V.I में 900 GeV Tevatron प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन की परिधि है। फर्मी (बटाविया, यूएसए) 6.3 किमी है, और सर्पुखोव में निर्माणाधीन रिंग की लंबाई, ऊर्जा 3 TeV के लिए डिज़ाइन किया गया त्वरक-भंडारण परिसर UNK, यूरोपीय परमाणु संगठन के 27-किमी त्वरक सुरंग में बनाया जा रहा है। जिनेवा में अनुसंधान (सर्न)।

त्वरक का लगातार बढ़ता आकार पहले से ही भौतिक विशेषताओं और वित्तीय लागतों के उचित संतुलन की सीमा तक पहुंच गया है, जिससे त्वरक का निर्माण एक राष्ट्रीय समस्या बन गया है। हम कह सकते हैं कि विशुद्ध रूप से इंजीनियरिंग समाधान भी अपनी सीमा के करीब हैं। जाहिर है, त्वरक प्रौद्योगिकी में आगे की प्रगति नए दृष्टिकोणों और भौतिक समाधानों की खोज से जुड़ी होनी चाहिए जो त्वरक को अधिक कॉम्पैक्ट और निर्माण और संचालन के लिए सस्ता बनाते हैं। उत्तरार्द्ध भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि आधुनिक त्वरक की बिजली खपत एक छोटे शहर की बिजली खपत के करीब है। अनुप्रयुक्त त्वरक विज्ञान आधुनिक भौतिकी के लिए एक दिलचस्प और अत्यंत महत्वपूर्ण समस्या है। योग्य समाधान खोजने के लिए रेडियोफिजिक्स, प्लाज्मा फिजिक्स, क्वांटम इलेक्ट्रॉनिक्स और सॉलिड स्टेट फिजिक्स में नई प्रगति की ओर मुड़ना आवश्यक है।

कण त्वरण की दर को बढ़ाने के तरीकों की खोज सबसे आशाजनक है। आधुनिक त्वरक में, कण त्वरण की दर त्वरित विद्युत क्षेत्र की अधिकतम तीव्रता से सीमित होती है जिसे वैक्यूम सिस्टम में बनाया जा सकता है। यह मान आज 50 एमवी / मी से अधिक नहीं है। मजबूत क्षेत्रों में, गुंजयमान यंत्र की दीवारों पर बिजली के टूटने की घटना होती है और एक प्लाज्मा का निर्माण होता है जो क्षेत्र की ऊर्जा को अवशोषित करता है और कणों के त्वरण को रोकता है। वास्तव में, अधिकतम अनुमेय उच्च आवृत्ति क्षेत्र का परिमाण इसकी तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। आधुनिक त्वरक 10 सेमी से अधिक तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, 1 सेमी की तरंग दैर्ध्य में संक्रमण अधिकतम अनुमेय विद्युत क्षेत्रों को कई गुना बढ़ा देगा और इस तरह त्वरक के आकार को कम कर देगा। बेशक, इस लाभ को महसूस करने के लिए, इस श्रेणी में अल्ट्रा-शक्तिशाली विकिरण स्रोतों को विकसित करना आवश्यक है, जो सैकड़ों मेगावाट की शक्ति और 100 एनएस से कम की पल्स अवधि के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दालों को उत्पन्न करने में सक्षम हैं। यह एक प्रमुख वैज्ञानिक और तकनीकी समस्या है, जिसे दुनिया भर के कई शोध केंद्रों द्वारा संबोधित किया जा रहा है।

एक अन्य संभावित तरीका पारंपरिक वैक्यूम माइक्रोवेव रेजोनेंस सिस्टम को छोड़ना और चार्ज कणों को तेज करने के लिए लेजर विकिरण का उपयोग करना है। आधुनिक लेज़रों की मदद से, माइक्रोवेव रेंज में सीमित क्षेत्रों की तुलना में बहुत अधिक तीव्रता वाले विद्युत क्षेत्र बनाना संभव है। हालांकि, निर्वात में लेजर विकिरण का प्रत्यक्ष उपयोग एक कण के साथ तरंग के गुंजयमान चेरेनकोव की बातचीत की असंभवता के कारण आवेशित कणों के ध्यान देने योग्य त्वरण के प्रभाव को प्राप्त करने की अनुमति नहीं देता है, क्योंकि निर्वात में प्रकाश की गति हमेशा से अधिक होती है। एक कण की गति। हाल के वर्षों में, गैसों और प्लाज़्मा में लेजर विकिरण द्वारा आवेशित कणों को तेज करने के तरीकों का सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया है; इसके अलावा, चूंकि पदार्थ का आयनीकरण और प्लाज्मा का निर्माण मजबूत विद्युत क्षेत्रों में होता है, अंत में, हम आवेशित कणों के त्वरण के बारे में बात कर रहे हैं। प्लाज्मा में तीव्र लेजर विकिरण द्वारा।

प्राथमिक कणों के अध्ययन के लिए वैज्ञानिक केंद्र

उच्च ऊर्जा भौतिकी संस्थान (आईएचईपी)

संस्थान के निर्माण का आधार दुनिया का सबसे बड़ा (1972 तक) रिंग प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉन, मॉस्को के पास सर्पुखोव शहर के पास स्थित प्रोटविनो में निर्माण था। इस वैज्ञानिक केंद्र में एकत्र की गई अनूठी प्रयोगात्मक तकनीक वैज्ञानिकों को पदार्थ की संरचना की गहराई में प्रवेश करने, मनुष्य के लिए अज्ञात प्रारंभिक कणों की असीम विविध और रहस्यमय दुनिया के नियमों को समझने और प्रकट करने में सक्षम बनाती है।

त्वरक को अक्टूबर 1967 में लॉन्च किया गया था। इस त्वरक में, शुरू में गैस डिस्चार्ज के परिणामस्वरूप प्रोटॉन बनते हैं, फिर उन्हें ट्रांसफार्मर के एक उच्च-वोल्टेज पल्स के विद्युत क्षेत्र द्वारा 760 केवी की ऊर्जा में त्वरित किया जाता है और दर्ज किया जाता है रैखिक त्वरक - इंजेक्टर, जहां वे 100 MeV की ऊर्जा के लिए प्रारंभिक रूप से त्वरित होते हैं, और फिर मुख्य रिंग में प्रवेश करते हैं। त्वरक। इसमें, प्रोटॉन पहले से ही 76 GeV की ऊर्जा के लिए त्वरित होते हैं। एक एक्सेलेरेटर पल्स में प्रोटॉन की संख्या 3 · 10 12 होती है। आवेगों की पुनरावृत्ति हर 7 सेकंड में होती है। त्वरक का व्यास 472 मीटर है। विद्युत चुम्बकों का वजन 20 हजार टन है। त्वरक द्वारा खपत की गई शक्ति 100 मेगावाट है। एक्सीलरेटर फिजिकल रिसर्च के लिए सालाना 3,000 - 4,000 घंटे तक चलता है।

वैज्ञानिक केंद्र में एक टीला है, जिसके नीचे एक त्वरित वलय और एक प्रायोगिक हॉल है। आईएचईपी में एक्सीलरेटर के आंतरिक लक्ष्य और एक्सट्रेक्टेड पार्टिकल बीम दोनों पर प्रयोग किए जाते हैं।

यह केवल अपनी ऊर्जा को बदले बिना कण को ​​​​विक्षेपित करता है, और उस कक्षा को सेट करता है जिसके साथ कण चलते हैं।

त्वरक को मूल रूप से दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है। ये है रैखिक त्वरक, जहां कण बीम एक बार त्वरित अंतराल के माध्यम से गुजरता है, और चक्रीय त्वरक, जिसमें बीम बंद वक्रों जैसे वृत्तों के साथ चलते हैं, कई बार त्वरित अंतराल को पार करते हुए। उद्देश्य से त्वरक को वर्गीकृत करना भी संभव है: कोलाइडर, न्यूट्रॉन स्रोत, बूस्टर, सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत, कैंसर चिकित्सा सुविधाएं, औद्योगिक त्वरक।

त्वरक डिजाइन

उच्च वोल्टेज त्वरक (प्रत्यक्ष क्रिया त्वरक)

मुख्य लेख: उच्च वोल्टेज त्वरक

आवेशित कणों (इलेक्ट्रॉनों) का त्वरक जिसमें आवेशित कणों का त्वरण एक विद्युत क्षेत्र द्वारा होता है जो कण त्वरण के पूरे समय के दौरान स्थिर या कमजोर रूप से बदलता रहता है। V.U का एक महत्वपूर्ण लाभ। अन्य प्रकार के त्वरक की तुलना में - एक स्थिर समय और एकसमान विद्युत क्षेत्र में त्वरित कणों की ऊर्जा में एक छोटा प्रसार प्राप्त करने की संभावना। इस प्रकार के त्वरक को उच्च दक्षता (95% तक) और उच्च-शक्ति प्रतिष्ठान (500 kW और अधिक) बनाने की संभावना की विशेषता है, जो औद्योगिक उद्देश्यों के लिए त्वरक का उपयोग करते समय बहुत महत्वपूर्ण है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक त्वरक

वैचारिक रूप से सबसे सरल रैखिक त्वरक। कण एक निरंतर विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं और निर्वात कक्ष के साथ सीधे चलते हैं, जिसके साथ त्वरित इलेक्ट्रोड स्थित होते हैं।

किस्में:

• वैन डी ग्रैफ त्वरक।एक ढांकता हुआ टेप द्वारा चार्ज के यांत्रिक हस्तांतरण पर आधारित वैन डे ग्रैफ जनरेटर। ~ 20MV के अधिकतम विद्युत वोल्टेज ~ 20MeV की अधिकतम कण ऊर्जा निर्धारित करते हैं।
• कैस्केड त्वरक।त्वरित वोल्टेज एक कैस्केड जनरेटर द्वारा बनाया जाता है, जो डायोड गुणक सर्किट के अनुसार कम एसी वोल्टेज को परिवर्तित करते हुए, ~ 5 एमवी का निरंतर त्वरित उच्च वोल्टेज बनाता है।

निम्न-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के रैखिक त्वरक अक्सर विद्युत वैक्यूम उपकरणों (कैथोड रे ट्यूब, किनेस्कोप, एक्स-रे ट्यूब, आदि) की एक विस्तृत विविधता के हिस्से के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

साइक्लोट्रॉन

साइक्लोट्रॉन डिवाइस। 1 - कणों के आगमन का स्थान, 2 - उनकी गति का प्रक्षेपवक्र, 3 - इलेक्ट्रोड, 4 - प्रत्यावर्ती वोल्टेज का स्रोत। चुंबकीय क्षेत्र को ड्राइंग के तल के लंबवत निर्देशित किया जाता है।

साइक्लोट्रॉन के पीछे का विचार सरल है। दो अर्धवृत्ताकार खोखले इलेक्ट्रोड के बीच, तथाकथित। डीस, एक वैकल्पिक विद्युत वोल्टेज लागू किया जाता है। डीज़ को एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के ध्रुवों के बीच रखा जाता है जो एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। एक चुंबकीय क्षेत्र में एक वृत्त के चारों ओर घूमने वाला एक कण डीज़ के बीच की खाई में एक विद्युत क्षेत्र द्वारा प्रत्येक क्रांति पर त्वरित होता है। इसके लिए यह आवश्यक है कि डीज़ के आर-पार वोल्टता की ध्रुवता में परिवर्तन की आवृत्ति कण के परिक्रमण की आवृत्ति के बराबर हो। दूसरे शब्दों में, साइक्लोट्रॉन है गुंजयमान त्वरक... यह स्पष्ट है कि बढ़ती ऊर्जा के साथ, प्रत्येक क्रांति पर कण प्रक्षेपवक्र की त्रिज्या तब तक बढ़ेगी जब तक कि वह डीज़ से परे न हो जाए।

साइक्लोट्रॉन चक्रीय त्वरक में पहला है। इसे पहली बार लॉरेंस द्वारा वर्ष में डिजाइन और निर्मित किया गया था, जिसके लिए उन्हें वर्ष का नोबेल पुरस्कार दिया गया था। अब तक, साइक्लोट्रॉन का उपयोग भारी कणों को अपेक्षाकृत कम ऊर्जा, 50 MeV / न्यूक्लियॉन तक तेज करने के लिए किया जाता है।

बेताटरोन

दूसरा नाम: प्रेरण त्वरक। एक चक्रीय त्वरक जिसमें कणों का त्वरण एक भंवर विद्युत क्षेत्र द्वारा किया जाता है जो बीम की कक्षा द्वारा बहने वाले चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन से प्रेरित होता है। चूंकि एक भंवर विद्युत क्षेत्र बनाने के लिए, कोर के चुंबकीय क्षेत्र को बदलना आवश्यक है, और गैर-सुपरकंडक्टिंग मशीनों में चुंबकीय क्षेत्र आमतौर पर ~ 20 kG के स्तर पर लोहे की संतृप्ति के प्रभाव से सीमित होते हैं, इसकी ऊपरी सीमा बीटाट्रॉन की अधिकतम ऊर्जा उत्पन्न होती है। बीटाट्रॉन का उपयोग मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों को 10-100 MeV की ऊर्जा में तेजी लाने के लिए किया जाता है (बेटट्रॉन में अधिकतम ऊर्जा 300 MeV है)।

बीटाट्रॉन को पहली बार विडेरो द्वारा वर्ष में विकसित और बनाया गया था, हालांकि, वह लॉन्च करने में विफल रहा। पहला मज़बूती से काम करने वाला बीटाट्रॉन केवल वर्षों में डी.वी. केर्स्ट द्वारा बनाया गया था। संयुक्त राज्य अमेरिका में।

माइक्रोट्रॉन

मुख्य लेख: माइक्रोट्रॉन

यह एक परिवर्तनशील गति त्वरक भी है। एक गुंजयमान चक्रीय त्वरक जिसमें निरंतर मार्गदर्शक चुंबकीय क्षेत्र और त्वरित वोल्टेज की आवृत्ति होती है, जैसे कि साइक्लोट्रॉन। माइक्रोट्रॉन का विचार कण क्रांति के समय में वृद्धि करना है, जो प्रत्येक क्रांति पर त्वरण के कारण प्राप्त होता है, त्वरित वोल्टेज की दोलन अवधि का एक गुणक।

फाज़ोट्रॉन (सिंक्रोसायक्लोट्रॉन)

साइक्लोट्रॉन से मूलभूत अंतर विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति है जो त्वरण के दौरान बदलता है। यह ऑटोफैसिंग के कारण, साइक्लोट्रॉन के सीमित मूल्य की तुलना में त्वरित आयनों की अधिकतम ऊर्जा बढ़ाने की अनुमति देता है। फासोट्रॉन में ऊर्जा 600-700 MeV तक पहुँचती है।

सिंक्रोफैसोट्रॉन

निरंतर संतुलन कक्षा लंबाई के साथ चक्रीय त्वरक। त्वरण के दौरान कणों को एक ही कक्षा में रहने के लिए, मार्गदर्शक चुंबकीय क्षेत्र और त्वरित विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति दोनों में परिवर्तन होता है। अधिकांश आधुनिक चक्रीय त्वरक सिंक्रोफैसोट्रॉन पर ध्यान केंद्रित करने वाले मजबूत होते हैं। अल्ट्रारिलेटिविस्टिक इलेक्ट्रॉनों के लिए, क्रांति आवृत्ति व्यावहारिक रूप से त्वरण के दौरान नहीं बदलती है, और सिंक्रोट्रॉन का उपयोग किया जाता है।

सिंक्रोट्रॉन

एक चक्रीय त्वरक एक निरंतर कक्षीय लंबाई और त्वरित विद्युत क्षेत्र की निरंतर आवृत्ति के साथ, लेकिन एक बदलते मार्गदर्शक चुंबकीय क्षेत्र के साथ।

फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर (एफईएल)

मुख्य लेख: फ्री इलेक्ट्रॉन लेजर

सुसंगत एक्स-रे विकिरण का एक विशेष स्रोत।

रैखिक त्वरक

इसे अक्सर लिनैक भी कहा जाता है (लाइनियर एक्सेलेरेटर के लिए छोटा)। एक त्वरक जिसमें कण एक बार उड़ते हैं। रैखिक त्वरक का उपयोग अक्सर इलेक्ट्रॉन बंदूक या आयन स्रोत से प्राप्त कणों के प्राथमिक त्वरण के लिए किया जाता है। हालांकि, एक पूर्ण ऊर्जा रैखिक कोलाइडर का विचार भी नया नहीं है। लिनेक्स का मुख्य लाभ अल्ट्रा-छोटे उत्सर्जन प्राप्त करने और विकिरण के लिए ऊर्जा हानियों की अनुपस्थिति की संभावना है, जो कि कण ऊर्जा की चौथी शक्ति (!) के अनुपात में बढ़ते हैं।

कोलाइडर

यह एक टकराने वाला बीम त्वरक भी है। विशुद्ध रूप से प्रायोगिक प्रतिष्ठान, जिसका उद्देश्य उच्च-ऊर्जा कणों के टकराव की प्रक्रियाओं का अध्ययन करना है।

आवेदन

• बंध्याकरण (भोजन, चिकित्सा उपकरणों की नसबंदी के लिए)।
• चिकित्सा (ऑन्कोलॉजिकल रोगों का उपचार, रेडियो डायग्नोस्टिक्स)।
• सेमीकंडक्टर डिवाइस निर्माण (अशुद्धता इंजेक्शन)।
• विकिरण दोष का पता लगाना।
• पॉलिमर का विकिरण क्रॉसलिंकिंग।
• ग्रिप गैसों और अपशिष्ट जल का विकिरण उपचार।

यह सभी देखें

• कण डिटेक्टर

लिंक

• कोलोमेन्स्की डीडी, लेबेदेव एएन चक्रीय त्वरक का सिद्धांत। मॉस्को: फ़िज़मतगीज़, 1962।
• ए. चाओ, एम. टिग्नर, हैंडबुक ऑफ एक्सेलेरेटर फिजिक्स एंड इंजीनियरिंग, 1999।
• बी.एस. इशखानोव, आई.एम. कपिटोनोव, ई.आई. केबिन, प्रयोग (वेब ​​प्रकाशन)
• इतिहास, वर्गीकरण, संचालन का सिद्धांत, आधुनिक त्वरक के मुख्य प्रकार

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010.

• धारक की स्थिति
• पार्टिकल एक्सेलेटर

देखें कि "आवेशित कण त्वरक" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

आवेशित कण त्वरक- चार्ज में तेजी लाने के लिए सेवारत इंस्टॉलेशन। उच्च ऊर्जा के लिए कण। सामान्य शब्दों के प्रयोग में, त्वरक (U.) कहलाते हैं। MeV से ऊपर की ऊर्जा में कणों को गति देने के लिए डिज़ाइन किए गए इंस्टॉलेशन। रिकॉर्ड-उच्च प्रोटॉन टेवेट्रॉन ने 940 की ऊर्जा हासिल की ... ... भौतिक विश्वकोश

आवेशित कण त्वरक- उच्च ऊर्जा के आवेशित कण (इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, परमाणु नाभिक, आयन) प्राप्त करने के लिए उपकरण। विद्युत आवेश वाले कणों की ऊर्जा को बदलने में सक्षम विद्युत क्षेत्र का उपयोग करके त्वरण किया जाता है। चुंबकीय ... ... महान सोवियत विश्वकोश

आवेशित कण त्वरक- निर्देश प्राप्त करने के लिए स्थापना। सैकड़ों केवी से सैकड़ों जीवी तक ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, अल्फा कणों या आयनों के बीम। यू. जेड में ज. त्वरित चार्ज। कण विद्युत में गति करते हुए अपनी ऊर्जा बढ़ाते हैं। क्षेत्र (स्थिर, आगमनात्मक या ... ... बड़ा विश्वकोश पॉलिटेक्निक शब्दकोश

GOST 22491-87: आवेशित कण त्वरक। शब्द और परिभाषाएं- शब्दावली GOST 22491 87: आवेशित कण त्वरक। नियम और परिभाषाएं मूल दस्तावेज: 14. पूर्वाग्रह के साथ बीटाट्रॉन 15. चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण त्वरक के निरंतर घटक के साथ अनुनाद त्वरक बीटाट्रॉन ... ...

GOST 4.477-87: उत्पाद गुणवत्ता संकेतकों की प्रणाली। औद्योगिक आवेशित कण त्वरक। संकेतकों का नामकरण- शब्दावली GOST 4.477 87: उत्पाद गुणवत्ता संकेतकों की प्रणाली। औद्योगिक आवेशित कण त्वरक। संकेतकों का नामकरण मूल दस्तावेज़: 3. मूल नमूना त्वरक के समूह से चयनित एक त्वरक, सबसे अधिक ... ... मानक और तकनीकी दस्तावेज की शर्तों की शब्दकोश-संदर्भ पुस्तक

पार्टिकल एक्सेलेटर- फर्मिलैब एक्सीलरेटर सेंटर, यूएसए का दृश्य। Tevatron (पृष्ठभूमि में रिंग) और रिंग इंजेक्टर चार्ज किए गए कणों के उत्पादन के लिए उपकरणों का चार्ज कण त्वरक वर्ग (प्राथमिक ... विकिपीडिया

त्वरक (आवेशित कण)- आवेशित कणों की गतिज ऊर्जा को बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया एक इलेक्ट्रोफिजिकल उपकरण। नोट यह माना जाता है कि त्वरक में कण ऊर्जा 0.1 MeV से अधिक बढ़ जाती है। [गोस्ट आर ५२१०३ २००३] विषय चार्ज त्वरक ... ...

आवेशित कण बंचर- एक उपकरण जो आवेशित कणों के चरण समूहन को करता है। [GOST R ५२१०३ २००३] विषय आवेशित कण त्वरक EN आवेशित कण बंचर ... तकनीकी अनुवादक की मार्गदर्शिका