Дэлхийн хамгийн том тоосонцор хурдасгуур худалдаанд гарахаар бэлтгэж байна. Шугаман цэнэглэгдсэн тоосонцор хурдасгуур. Бөөмийн хурдасгуур хэрхэн ажилладаг. Бидэнд бөөмийн хурдасгуур яагаад хэрэгтэй вэ? Бөөмийн хурдасгуур нь юу вэ?

ТӨЛӨВЛӨГӨӨГИЙН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ
Хурдасгуур

Бөөмийн хурдасгуур - Физик судалгаа, үйлдвэрлэл, анагаах ухаанд ашиглах боломжтой цэнэглэгдсэн тоосонцрыг энерги болгон хурдасгах төхөөрөмж. Харьцангуй бага энергитэй үед хурдасгасан тоосонцорыг, жишээлбэл, ТВ-ийн дэлгэц дээр эсвэл электрон микроскопоор зураг авах, рентген туяа (катодын туяа хоолой) үүсгэх, хорт хавдрын эсийг устгах, бактерийг устгахад ашигладаг. Цэнэглэгдсэн тоосонцор нь 1 мегаэлектронвольт (МэВ) -ээс их энергид хурдасгах үед бичил биетний бүтэц (жишээлбэл, атомын бөөм), суурь хүчний мөн чанарыг судлахад ашигладаг. Энэ тохиолдолд цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур нь судалж буй объектыг туршиж үзэхэд туршилтын хэсгүүдийн эх үүсвэр болж ажилладаг.

Орчин үеийн физикийн туршилтанд хурдасгуурын үүргийг зураг дээр үзүүлэв. Хурдасгуураас авсан туршилтын тоосонцрын цацрагийг судалж буй нимгэн зорилтот руу чиглүүлж, жишээлбэл, зарим химийн элементийн цөм, зорилтот хэсэгт тархсан туршилтын хэсгүүд эсвэл тэдгээрийн бусад бүтээгдэхүүнүүд тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн детектор эсвэл детекторын системээр бүртгэгддэг. Туршилтын үр дүнгийн дүн шинжилгээ нь харилцан үйлчлэлийн мөн чанар, судлагдсан объектын бүтэц, бүтцийн талаар мэдээлэл өгдөг.
Атомын цөм, элементийн хэсгүүд гэх мэт бичил биетүүдийг судлахад хурдасгуур ашиглах шаардлага дараахь зүйлээс үүдэлтэй юм. Нэгдүгээрт, атомын цөм ба элементүүд нь орон зайн жижиг хэсгүүдийг эзэлдэг (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.
Судалж буй объектын хэмжээг мэдэж, үүнийг судлахад шаардагдах туршилтын хэсгүүдийн энергийг тооцоолоход хялбар байдаг. Хэсэг хэсгүүд нь долгионы шинж чанартай байдаг. Бөөмийн долгионы урт нь түүний импульсийн p-ээс хамаардаг бөгөөд де Броглийн томъёогоор өгдөг

Энд h нь Планкийн тогтмол ба 1 fm \u003d 10 -13 см юм. Дээрх томъёо нь мөн релятивист бөөмийн долгионы урт ба мегаэлектронволц дахь кинетик энерги E хоорондын хамаарлыг өгдөг.
Тархай туршилтаар объектын бүтэц, хэмжээ, радиогоор хэлбэлзэж байгаа де Броглийн долгионы урттай харьцуулбал объектын бүтэц нь "харагдах" болно (жишээ нь де Бройлийн долгионоор дамжин тархдаг). дээр < R. Электронуудыг туршилтын тоосонцор болгон ашигладаг тохиолдолд электрон энерги 100 МэВ-ээс давсан тохиолдолд цөмийг "дотор харах" боломжтой болно. Нуклоны бүтцийг ажиглахын тулд электрон энергийг гигаэлектронвольтоор (1 GeV \u003d 10 9 eV) аль хэдийн тооцоолсон байх ёстой.
Хурдасгуур нь хурдасгасан тоосонцор, цацрагийн шинж чанар (энерги, эрч хүч гэх мэт), мөн дизайны хувьд ялгаатай байдаг. Хамгийн түгээмэл нь электрон ба протон хурдасгуур юм, учир нь эдгээр бөөмсийн цацрагийг бэлтгэхэд хамгийн хялбар байдаг. Энгийн бөөмсийг судлахад зориулагдсан орчин үеийн хурдасгууруудад antiparticles (positrons, antiprotons) -ийг хурдасгаж, хурдасгагч гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн суурилуулалтанд бөөм, тэдгээрийн цацрагийг ашиглах үр ашгийг нэмэгдүүлэх болно.
Аливаа хурдасгуур нь гурван хэсгээс бүрдэнэ. Хурдасгасан тоосонцор (инжектор) "үйлдвэрлэгддэг" систем, инжекторын энерги багатай тоосонцор (ихэвчлэн орон зайд нутагшуулсан баглаа хэлбэрээр үүсдэг) \u200b\u200bнь өндөр вакуум дахь энерги нь дизайны нэг хэсэг болон тээврийн систем ( цацраг олборлох) туршилтын тохируулга руу.
Уламжлал ёсоор, хурдатгалын явцад бөөмс шилжиж байгаа зам мөрийг харвал хурдасгуурыг шугаман (ба шууд үйлдэл) ба цикл гэж 2 ангилж болно. Шугаман хурдатгалын үед тоосонцор нь шулуун, циклийн хувьд ижил хаалттай траекторын дагуу, ижил хурдатгалын цоорхойг (давирхай) даван туулж, эсвэл хөдлөх спираль (циклотрон, микротрон, фототрон) -ыг харуулсан траекторын дагуу явагдана.

Өгүүллийн агуулга

ХЭРЭГЛЭГЧ АЖИЛЛАГАА,цахилгаан, соронзон орон ашиглан энерги нь дулааны энергиэс их байгаа энерги, протон, ион болон бусад цэнэглэгдсэн тоосонцорыг дамжуулсан цацрагийг суурилуулна. Хурдасгах явцад бөөмсийн хурд нэмэгдэж, гэрлийн хурдтай ойр ойрхон утгатай байдаг. Одоогийн байдлаар олон тооны жижиг хурдасгууруудыг анагаах ухаанд (цацраг туяа эмчилгээ), мөн аж үйлдвэрт ашигладаг (жишээлбэл, хагас дамжуулагчид ион суулгац хийхэд ашигладаг). Том хурдасгуурыг ихэвчлэн шинжлэх ухааны зорилгоор ашигладаг - дэд цөмийн үйл явц, элементийн хэсгүүдийн шинж чанарыг судлах.

Квант механикийн дагуу гэрлийн туяа шиг бөөмсийн туяа нь тодорхой долгионы урттай байдаг. Бөөмийн энерги их байх тусам энэ долгионы урт болно. Мөн долгионы урт нь богино байх тусам судлах боломжтой объектууд бага байх боловч хурдасгууруудын хэмжээ том байх тусмаа илүү төвөгтэй байдаг. Богино долгионы талаархи судалгааг боловсруулахад туршилтын туяанаас илүү их энерги шаардагджээ. Байгалийн цацраг идэвхт бодисууд нь өндөр энерги цацрагийн анхны эх үүсвэр байв. Гэхдээ тэд зөвхөн судлаачдад хязгаарлагдмал тоосонцор, эрч хүч, эрч хүчийг өгсөн. 1930-аад онд эрдэмтэд илүү олон янзын цацраг үүсгэх боломжтой байгууламжуудыг бий болгох ажлыг эхлүүлжээ. Одоогийн байдлаар өндөр эрчим хүч бүхий ямар ч төрлийн цацрагийг авах боломжтой хурдасгуурууд байдаг. Жишээлбэл, рентген эсвэл гамма цацраг шаардлагатай бол электронууд хурдатгал руу ордог бөгөөд дараа нь бремстрахлунг эсвэл синхронрон цацрагт фотон ялгаруулдаг. Нейтронууд нь зохих зорилтот протон эсвэл дейтеронуудын хүчтэй цацрагийг бөмбөгдөх замаар үүсдэг.

Цөмийн бөөмийн энергийг электрон вольтоор хэмждэг. Электронвольт бол 1 V. потенциалын ялгаа бүхий хоёр цэгийн хоорондох цахилгаан талбар дээр хөдөлж байх үед нэг элемэнт цэнэг (электрон цэнэг) агуулсан цэнэглэгдсэн бөөмийн олж авсан энерги юм (1 эВ »1.60219X 10 -19 J.) Хурдасгуур нь олж авах боломжтой болгодог мянгаас хэдэн триллион (10 12) электрон вольт хүртэлх энерги - дэлхийн хамгийн том хурдасгуур.

Туршилтанд ховор тохиолддог процессуудыг илрүүлэхийн тулд дуу чимээ-дуу чимээний харьцааг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Энэ нь илүү их эрчимтэй цацрагийн эх үүсвэр шаарддаг. Орчин үеийн хурдасгуур технологийн зүсэлтийг хоёр үндсэн параметрээр тодорхойлдог - бөөмийн цацрагийн энерги ба эрч хүч.

Орчин үеийн хурдасгуурт олон тооны, олон төрлийн технологийг ашигладаг: өндөр давтамжийн генератор, өндөр хурдны электроник ба автомат удирдлагын систем, нарийн төвөгтэй оношлогоо, хяналтын төхөөрөмж, хэт өндөр вакуум төхөөрөмж, хүчирхэг нарийвчлалтай соронз ("ердийн" ба криогеник) ба нарийн төвөгтэй тохируулах, суурилуулах систем.

ҮНДСЭН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ

Бөөмийн хурдатгалын үндсэн схем нь гурван үе шатыг хангаж өгдөг: 1) туяа үүсэх ба түүний тарилга, 2) цацрагийг хурдасгах, 3) цацрагийг зорилтот руу гаргаж авах эсвэл хурдасгуур өөрөө байгаа мөр хоорондоо мөргөлдөх.

Нурууны формац ба цацраг туяа.

Аливаа хурдасгуурын анхны элемент бол цацрагийг эх үүсвэрээс гаргаж аваад түүнийг үүсгэдэг бага энерги бүхий тоосонцор (электрон, протон эсвэл бусад ионууд) болон өндөр хүчдэлийн электродууд болон соронзууд руу чиглэсэн урсгалын эх үүсвэрийг агуулдаг тарилга юм. Эхний хурдасгууруудын протоны эх үүсвэрүүдэд хийн устөрөгчийг цахилгаан гүйдэл буюу улайсдаг шүүлтүүрийн ойролцоо дамжуулдаг байв. Ийм нөхцөлд устөрөгчийн атомууд электронуудаа алдаж, зөвхөн цөмүүд болох протонууд үлддэг. Сайжруулсан хэлбэрээр энэ аргыг (болон бусад хийнүүдтэй төстэй) протон (ба хүнд ионууд) цацрагийг олж авахад ашигладаг хэвээр байна.

Эх үүсвэр нь анхдагч энерги, цацрагийн гүйдэл, түүний хөндлөн хэмжигдэхүүн, өнцгийн зөрүү зэргээр тодорхойлогддог бөөмийн цацраг үүсгэдэг. Тарьсан цацрагийн чанарын үзүүлэлт бол түүний ялгаруулалт юм. өнцгийн ялгаагаар цацраг туяагаар хийсэн бүтээгдэхүүн. Ялгаруулалт бага байх тусам эцсийн өндөр энерги бөөмийн цацрагийн чанар өндөр байх болно. Оптиктай адилтгах замаар ялгаруулалтаар хуваагдсан ширхэгийн гүйдлийг (өнцгийн зөрүүнд хуваагддаг ширхэгийн нягтралтай харгалзана) цацрагийн тод байдал гэж нэрлэдэг. Орчин үеийн хурдасгуурын олон хэрэглээ нь хамгийн их туяа гэрэлтүүлгийг шаарддаг.

Нурууны хурдатгал.

Цацраг нь камерт үүсдэг эсвэл хурдасгуурын нэг буюу хэд хэдэн тасалгаанд ордог бөгөөд ингэснээр цахилгаан орон нь хурдыг нэмэгдүүлж, улмаар бөөмийн энергийг нэмэгдүүлдэг. Эхний, хамгийн энгийн хурдасгуураар бөөмийн энерги нь өндөр вакуум камер дотор үүссэн хүчтэй электростатик талбарт нэмэгдэв. Энэ тохиолдолд хүрч болох хамгийн их энергийг хурдасгагч тусгаарлагчдын цахилгаан хүчээр тодорхойлсон. Орчин үеийн олон хурдасгууруудад 30 кэВ-ээс 1 МэВ-ийн энерги бүхий электрон ба ионуудын (уран ионууд) электростатик хурдасгуурыг тарилга болгон ашигладаг.

Өндөр хүчдэл авах нь техникийн нарийн төвөгтэй асуудал хэвээр байна. Үүнийг зэрэгцээ холбогдсон бүлгийн конденсаторыг цэнэглээд дараа нь цуврал хурдасгууртай хоолойгоор холбож авах боломжтой. Ийм аргаар 1932 онд Ж.Кокрофт, Э.Волтон нар 1 МВ хүртэлх хүчдэлийг олж авсан. Энэ аргын чухал практик сул тал нь өндөр хүчдэл нь системийн гаднах элементүүд дээр гарч ирдэг бөгөөд энэ нь туршилтанд аюултай байдаг.

Өндөр хүчдэлийг олж авах өөр аргыг 1931 онд Р.Ван де Грааф зохион бүтээжээ. Ван де Граф генератор (1-р зураг) -д диэлектрик соронзон хальс нь цахилгаан потенциалын эх үүсвэрээс өндөр хүчдэлийн электрод руу цахилгаан цэнэгийг дамжуулдаг бөгөөд ингэснээр газартай харьцангуй потенциалаа нэмэгдүүлдэг. Нэг фазын Ван де Граф генератор нь 10 МВ хүртэлх хүчдэлийг зөвшөөрдөг. Өндөр хүчдэлийн олон шатлалт хурдасгуур дээр 30 МэВ хүртэлх эрчим хүч бүхий протоныг олж авсан.

Хэрэв тасралтгүй цацраг шаардагддаггүй, гэхдээ өндөр энерги бүхий хэсгүүдийн богино импульс байвал богино хугацаанд (микросекунд хүрэхгүй) тусгаарлагч нь илүү өндөр хүчдэлийг тэсвэрлэх чадвартай болно. Импульсийн диодууд нь маш бага импедантын хэлхээнд нэг үе шатанд 15 МВ хүртэлх хүчдэл өгдөг. Энэ нь электростатик хурдасгууртай адил хэдэн арван миллампер биш хэдэн арван килоамперын цацрагийн гүйдлийг авах боломжтой болгодог.

Өндөр хүчдэл үүсгэх ердийн арга нь Марксын импульсийн генераторын хэлхээнд суурилдаг бөгөөд конденсаторыг эхлээд зэрэгцээгээр цэнэглээд дараа нь цувралаар холбож нэг цэнэгийн цоорхойгоор дамждаг. Генераторын өндөр хүчдэлийн импульс нь урт шугамд ордог бөгөөд энэ нь импульс үүсгэдэг бөгөөд түүний өсөх хугацааг тогтоодог. Шугам нь цацрагийг түргэсгэдэг электродуудаар ачиж байна.

Өндөр давтамжтай хурдацтай хүчдэлийн үед хурдасгуурын бүтэц нь тогтмол хүчдэлээс илүү хүчтэй цахилгаан талбайг тэсвэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч бөөмийг хурдасгахын тулд өндөр давтамжтай талбарыг ашиглах нь талбайн тэмдэг хурдан өөрчлөгдөж, талбар нь хурдацтай, удаашралтай болж хувирдаг тул бэрхшээлтэй болдог. 1920-аад оны сүүлээр энэ бэрхшээлийг даван туулах хоёр аргыг санал болгосон бөгөөд одоо ихэнх хурдасгууруудад ашиглагдаж байна.

ШУУД ҮЗЭХ

Өндөр давтамжийн цахилгаан талбарыг урт олон үе шаттай хурдасгуурт ашиглах боломж нь ийм талбар нь цаг хугацааны хувьд төдийгүй орон зайд өөрчлөгдөж байдагт суурилдаг. Хэсэг хугацааны аль ч үед талбайн хүч чадал нь орон зайн байрлалаас хамаарч синусоид өөрчлөгддөг. орон зайд тархсан талбар нь долгион хэлбэртэй байдаг. Сансар огторгуйд байрлах ямар ч үед цаг хугацааны хувьд синусоид өөрчлөгддөг. Тиймээс талбайн максима нь фазын хурд гэж нэрлэгддэг орон зайд хөдөлдөг. Иймээс бөөмүүд хөдөлж болох тул орон нутгийн талбар тэднийг бүх цаг хугацаанд нь хурдасгадаг.

Шугаман хурдасгуур системд өндөр давтамжтай талбаруудыг анх 1929 онд Норвегийн инженер Р.Видеро хосолсон өндөр давтамжтай резонаторын богино системд ионуудыг хурдасгаж байсан. Хэрэв резонаторууд нь талбайн фазын хурд үргэлж бөөмсийн хурдтай тэнцүү байхаар хийгдсэн бол хурдасгуур дахь хөдөлгөөний явцад туяа тасралтгүй хурдасдаг. Энэ тохиолдолд тоосонцоруудын хөдөлгөөн нь долгионы орой дээр гулсдаг серфертэй адил юм. Энэ тохиолдолд хурдатгалын үед протон эсвэл ионы хурд маш их нэмэгдэж болно. Иймээс долгионы фазын хурд мөн нэмэгдэх ёстой v үе шатууд. Хэрэв электроныг гэрлийн хурдаар ойртох хурдасгуураар хурдасгуур руу оруулах боломжтой бол аасбол энэ горимд фазын хурд бараг л тогтмол байна: v үе шатууд \u003d в.

Өндөр давтамжтай цахилгаан талбайн буурах фазын үр нөлөөг арилгах боломжийг олгодог өөр нэг арга бол энэ хагас жилийн хугацаанд талбайгаас цацраг туяа цацаж буй метал хийцийг ашиглах явдал юм. Энэ аргыг анх удаа Э.Лоуренс циклотрон ( доор үзнэ үү); үүнийг Альварес шугаман хурдасгуурт ашигладаг. Сүүлийнх нь цуврал металл хоолойнуудыг багтаасан урт вакуум хоолой юм. Хоолой бүрийг өндөр давтамжийн үүсгүүртэй хамт урт шугамаар холбодог бөгөөд хурдны хүчдэл долгион нь гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай явдаг (Зураг 2). Тиймээс бүх хоолой нь өндөр хүчдэлтэй байдаг. Тохиромжтой цагт тараагчаас ялгарч буй цэнэгийн тоосонцор тодорхой хоолойг чиглүүлж тодорхой энерги авдаг. Энэ хоолойн дотор бөөмс шилжиж - тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг. Хэрэв хоолойн уртыг зөв сонгосон бол хурдацтай хүчдэл нэг долгионы урттай гарч ирэхэд тэр нь гарч ирнэ. Энэ тохиолдолд хоёр дахь хоолой дээрх хүчдэл мөн хурдасч, хэдэн зуун мянган вольт болно. Энэ процесс олон удаа давтагддаг бөгөөд үе шат бүрт бөөмс нэмэлт энерги авдаг. Талбайн хөдөлгөөн өөрчлөгдөхөд бөөмсүүдийн хөдөлгөөнийг синхрончлохын тулд хоолойн урт нь тэдний хурд нэмэгдэж байгаатай уялдан нэмэгдэх ёстой. Эцэст нь бөөмсийн хурд гэрлийн хурдад маш ойртох хурданд хүрч, хоолойн хязгаарлалтын урт тогтмол байх болно.

Талбайн орон зайн өөрчлөлт нь цацрагийн түр зуурын бүтцэд хязгаарлалт тавьдаг. Хурдны талбар нь ямар ч хязгааргүй урттай хэсгүүдээс бүрддэг. Иймээс бөөмсийн урт нь хурдацтай өндөр давтамжтай талбайн долгионы урттай харьцуулахад бага байх ёстой. Эс тэгвэл бөөмүүд нь баглаа дотор янз бүрийн аргаар хурдасгах болно. Цацраг туяанд хэт их энерги тархах нь соронзон линзд хроматик үр хөндөлт үүссэнтэй холбоотойгоор цацрагийг төвлөрүүлэхэд төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлээд зогсохгүй тодорхой асуудалд туяа ашиглах боломжийг хязгаарладаг. Эрчим хүчний тархалт нь тэнхлэгийн чиглэлд цацрагийн тоосонцорыг үнэрлэхэд хүргэдэг.

Эхний хурдаар хөдөлж буй олон тооны хамааралгүй ионуудыг авч үзье v 0. Сансрын цэнэгийн улмаас уртааш цахилгаан хүч нь дам нурууны толгойг хурдасгаж сүүлийг нь удаашруулдаг. Багцын хөдөлгөөнийг өндөр давтамжтай талбартай зохих ёсоор синхрончлох нь толгойноосоо илүүтэйгээр сүүлний хурдыг илүү хурдасгах боломжтой болно. Хурдны хүчдэл ба цацрагтай ижил төстэй фазыг тохирох тохиолдолд цацрагийг фазаар хангах боломжтой болно - сансрын цэнэг ба энергийн тархалтыг бууруулж буй эффектийг нөхөх. Үүний үр дүнд тодорхой төвшинд төвлөрсөн фазын тодорхой утгуудад тогтвортой хөдөлгөөний тодорхой үе шаттай хэсгүүдийн төвлөрөлт ба шилжилт хөдөлгөөн ажиглагддаг. Автофазинг гэж нэрлэгддэг энэхүү үзэгдэл нь шугаман ионы хурдасгуур ба орчин үеийн электрон, ионы хурдасгууруудад маш чухал юм. Харамсалтай нь хурдасгуурыг дүүргэх коэффициентийг нэгдмэл байдлаас хамаагүй бага үнэ цэнэтэй болгон бууруулах замаар автомашины фазыг олж авдаг.

Хурдатгалын явцад бараг бүх дам нуруу нь тоосонцорын харилцан электростатик цохилтоос болон хөндлөн (дулааны) хурдаар тархсантай холбоотойгоор хоёр шалтгааны улмаас радиусыг нэмэгдүүлэх хандлагатай байдаг. Эхний чиг хандлага нь цацрагийн хурд нэмэгдэх тусам буурдаг, учир нь туяа гүйдлийн үүсгэсэн соронзон орон нь туяагаа шахдаг бөгөөд релятивист туяа тохиолдолд орон зайн цэнэгийг радиаль чиглэлд байрлуулахад нөлөөлдөг. Тиймээс ион хурдасгууруудын хувьд энэ нөлөө нь маш чухал боловч цацрагийг релятивист хурдаар цацдаг электрон хурдасгууруудад бараг ач холбогдолгүй юм. Цацрагийн ялгаралттай холбоотой хоёрдахь нөлөө нь бүх хурдасгууруудад чухал ач холбогдолтой юм.

Дөрвөлжин соронз ашиглан бөөмийг тэнхлэгт ойр байлгах боломжтой. Үнэн бол дөрвөлжин нэг соронзон, нэг онгоцонд бөөмсийг төвлөрүүлээд нөгөөд нь анхаарлыг нь төвлөрүүлдэг. Гэхдээ энд Э.Курант, С.Ливингстон, Х.Снайдер нарын нээсэн "хүчтэй анхаарлаа төвлөрүүлэх" зарчим нь нислэгийн цоорхойгоор тусгаарлагдсан хоёр квадруполын соронзын систем бөгөөд ээлжлэн фокуслах болон фокуслах онгоцуудыг байрлуулж, эцэст нь бүх онгоцонд анхаарлаа төвлөрүүлдэг.

Дамжуулах хоолой нь протоны шугаман хурдасгуурт ашиглагдсаар байгаа бөгөөд цацрагийн энерги нь хэдэн мегаэлектронвольтаас 100 МВ хүртэл нэмэгддэг. Стэнфордын их сургуульд (АНУ) баригдсан 1 GeV хурдасгагч гэх мэт анхны электрон шугаман хурдасгуурууд нь тогтмол урт шилжих хоолойг ашигладаг байсан тул цацраг нь ойролцоогоор 1 МэВ-ийн энерги цацдаг байв. Илүү орчин үеийн электрон шугаман хурдасгуурууд болох хамгийн том нь Стэнфордын шугаман хурдасгуур төв дээр баригдсан 3,2 км урт 50 GeV хурдасгуур нь цахилгаан соронзон долгион дээр "цахилгаан гүйдэг" зарчмыг ашигладаг бөгөөд энэ нь бараг л эрчим хүчний өсөлтөөр туяа хурдасгах боломжийг олгодог. Хурдасгуурын системийн нэг метр тутамд 20 МВ. Энэхүү хурдасгуурт ойролцоогоор 3 ГГц давтамжтай өндөр давтамжийн хүчийг том цахилгаан вакуум төхөөрөмж - klystrons үүсгэдэг.

Хамгийн өндөр энергийн шугаман хурдасгуурыг АНУ-ын Лосаламос үндэсний лабораторид барьсан. Нью Мексико (АНУ) эрчимтэй пион болон муон туяа үйлдвэрлэх "мезон үйлдвэр". Түүний зэсийн резонаторууд нь 2 МэВ / м-ийн эрэмбийн хурдацтай талбар үүсгэдэг тул импульсийн цацрагт 1 мА 800 меВ протоныг өгдөг.

Хэт өндөр давтамжтай систем нь зөвхөн протон төдийгүй хүнд ионуудыг хурдасгах зорилгоор боловсруулагдсан. Хамгийн том дамжуулагч протоны шугаман хурдасгуур нь Герман улсын Гамбург дахь Германы Электрон Синхротон (DESI) лабораторид HERA мөргөлдөх туяа хурдасгуурыг шахаж өгдөг.

CYCLIC AccelerATORS

Протон циклотрон.

Бага хэмжээний энергийг хэд хэдэн удаа тарааж цацраг туяа хурдасгах маш гоёмсог, хэмнэлттэй арга байдаг. Үүнийг хийхийн тулд хүчтэй соронзон орон ашиглан туяа нь тойрог тойрог замд шилжих бөгөөд олон удаа ижил хурдатгалын цоорхойг дамждаг. Энэ аргыг анх 1930 онд Э.Лоуренс, С.Ливингстон нар өөрсдийн зохион бүтээсэн циклотроноор хэрэгжүүлжээ. Шугам хоолойтой шугаман хурдасгууртай адилаар цацраг нь сааруулагч байдлаар ажиллах үед хагас талбайн цахилгаан талбайн үйлдлээс харагддаг. Масстай цэнэглэгдсэн бөөм м ба цэнэглэх qхурдтайгаар хөдөлж байна v соронзон орон дахь Н, түүний хурдтай перпендикуляр чиглүүлж, энэ талбарт радиустай тойрог дүрсэлнэ R = м.в./qH…. Хурдасгах тусам хурд нэмэгддэг v, радиус нь мөн нэмэгддэг R…. Ийнхүү протон ба хүнд ионууд улам бүр нэмэгдэж буй радиусын спираль дагуу хөдөлдөг. Тойрог замын дагуух хувьсгал бүрт туяа дам нуруугаар дамждаг - өндөр хүчдэлийн хөндий D хэлбэрийн электродууд байдаг бөгөөд тэнд өндөр давтамжтай цахилгаан талбар ажилладаг (Зураг 3). Лоуренс бус туяарах хэсгүүдийн хоорондын ялгаагаар дамжин өнгөрөх цаг хугацаа тогтмол хэвээр байгааг ойлгов. Учир нь тэдний хурд нэмэгдэх нь радиусын өсөлтөөр нөхөгдөнө. Өндөр давтамжийн талбар нь тохиромжгүй үе шаттай бол тойрог замын тухайн хэсэгт туяа нь цоорхойноос гадна байдаг. Лавлагааны давтамжийг илэрхийлэлээр өгдөг

хаана байна е - МГц давтамжтай хүчдэлийн давтамж, Н С ба соронзон орны хүч чадал нь T ба мк 2 - MeV дахь бөөмийн масс. Хэрэв үнэ цэнэ Н хурдатгал үүсэх бүсэд тогтмол байвал давтамж нь үргэлжлэх болно ерадиусаас хамаардаггүй нь ойлгомжтой.

Ионуудыг өндөр энерги болгон хурдасгахын тулд зөвхөн соронзон орон ба өндөр хүчдэлийн давтамж нь резонансын нөхцлийг хангах шаардлагатай; тэгвэл хэсгүүд зөв цагт нэг хувьсгал бүрт хоёр удаа нүхний завсраар дамжин өнгөрөх болно. 10 кВ хүчдэлтэй үед 50 МэВ-ийн энерги рүү цацраг туяа авахын тулд 2500 хувьсгал шаардлагатай. Протон циклотроны ажиллах давтамж 20 МГц байж болох тул хурдатгалын хугацаа 1 мс дарааллаар байна.

Шугаман хурдасгууртай адил циклотрон дахь хурдатгалын үйл явц дахь тоосонцор нь хөндлөн чиглэлд төвлөрөх ёстой, эс тэгвээс бүгд соронзон орны туйлтай параллель хурдаар тарьсан хэсгээс бусад нь хурдатгалын эргэлтээс унах болно. Циклотрон дотор нарийн ширхэгтэй өнцгийн тархалттай бөөмсийг хурдасгах боломж нь тусгай тохируулгыг соронзон орон руу оруулснаар хангах бөгөөд ингэснээр тэдгээрийг энэ хавтгайд буцааж өгдөг хүчнүүд тойрог замын хавтгайгаас гарах хэсгүүд дээр ажилладаг.

Харамсалтай нь, хурдасгасан тоосонцорын тогтвортой байдалд тавигдах шаардлагын дагуу соронзон орны фокусын бүрэлдэхүүн хэсэг нэмэгдэж буй радиусаар буурах ёстой. Энэ нь резонансын нөхцөлтэй зөрчилдөж, цацрагийн эрчмийг хязгаарлах эффект хүргэдэг. Энгийн циклотронын чадварыг бууруулдаг бас нэг чухал хүчин зүйл бол бөөмийн энерги нэмэгдэх зайлшгүй үр дагавар болох массын релятивист өсөлт юм.

Протонууд хурдацтай байгаа тохиолдолд массын релятивист хэмжээ нь 10 МэВ-ээс ихэссэний улмаас синхронизм зөрчигдөх болно. Синхрончлолыг хадгалах нэг арга бол хурдасгаж буй хүчдэлийн давтамжийг зохицуулах бөгөөд ингэснээр тойрог замын радиус нэмэгдэж, бөөмийн хурд нэмэгдэх тусам буурдаг. Давтамж нь хуулийн дагуу өөрчлөгдөх ёстой

Ийм синхроциклотрон нь протоныг хэдэн зуун мегаэлектровольтын энерги болгон хурдасгаж чаддаг. Жишээлбэл, хэрэв соронзон орны хүч чадал 2 Т байвал тоосонцор нь 400 МэВ-ийн энерги хүрэх үед давтамж нь 32 МГц-ээс 19 МГц ба түүнээс бага байх ёстой. Хурдны хүчдэлийн давтамжийн ийм өөрчлөлт хэд хэдэн миллисекундээс давах ёстой. Тоосонцор нь хамгийн их энергид хүрч, хурдасгуураас салсны дараа давтамж анхны утгадаа эргэж, хурдасгагчд шинэ хэсгүүд орж ирдэг.

Гэхдээ хамгийн оновчтой соронзон загвар, хамгийн сайн RF-ийн цахилгаан дамжуулах системтэй ч гэсэн циклотронын хүчин чадлыг практик үүднээс авч үздэг: хурдацтай өндөр энерги бөөмийг тойрог замд байлгахад маш том соронз шаардлагатай байдаг. Ийнхүү Канадын TRIUMPH лабораторид баригдсан 600 МВ циклотрон соронзон хальсны масс 2000 тонноос давж, хэд хэдэн мегаваттын дарааллаар цахилгаан хэрэглэдэг. Синхроциклотроныг барих өртөг нь соронзон радиусын кубтай ойролцоогоор пропорциональ байна. Тиймээс, бодит хүлээн зөвшөөрөгдсөн зардлаар илүү их энерги авахын тулд хурдатгалын шинэ зарчим шаардлагатай болно.

Протон синхротрон.

Цикл хурдасгууруудын өндөр өртөг нь соронзон том радиустай холбоотой юм. Гэхдээ тэдгээрийн энерги нэмэгдэхийн хэрээр та бөөмийг тогтмол радиус тойрог замд байлгаж чадна. Шугаман хурдасгуур нь харьцангуй бага энерги бүхий бөөмсийн цацрагийг энэ тойрог замд оруулдаг. Хязгаарлалтын талбар нь зөвхөн туяа тойрог замын ойролцоо байдаг нарийн бүсэд шаардлагатай байдаг тул тойрог замыг бүхэлд нь хамарсан соронз хийх шаардлагагүй болно. Соронз нь зөвхөн вакуум камерын дагуу байрладаг бөгөөд энэ нь асар их зардал хэмнэх боломжийг олгодог.

Энэ аргыг протон синхротронд хэрэгжүүлсэн. Энэ төрлийн анхны хурдасгуур нь 3 GeV Kosmotron (Зураг 4) бөгөөд 1952 онд АНУ-д Брукхавены үндэсний лабораторид ажиллаж эхэлсэн; удалгүй дэргэд нь баригдсан 6 ГэВ Беватроныг дагасан юм Беркли дахь Калифорнийн Лоуренс их сургууль (АНУ). Антипротон илрүүлэх зорилгоор тусгайлан бүтээгдсэн бөгөөд 39 жилийн турш үйл ажиллагаагаа явуулж байгаа нь бөөмийн хурдасгагчдын бат бөх, найдвартай байдлыг харуулж байна.

АНУ, Их Британи, Франц, ЗСБНХУ-д баригдсан эхний үеийн синхронронуудад анхаарлаа төвлөрүүлэх нь сул байсан. Иймээс бөөмийн радиаль хэлбэлзлийн далайц нь тэдний хурдатгалын явцад том байв. Вакуум танхимуудын өргөн нь 30 см орчим байсан бөгөөд ийм том хэмжээтэй тохиолдолд соронзон орны тохиргоог нарийн хянах шаардлагатай байв.

1952 онд цацрагийн шилжилтийг эрс багасгах, улмаар вакуум камерын хэмжээсийг багасгах боломжийг нээсэн. Энэ нь хүчтэй, эсвэл хатуу, анхаарлаа төвлөрүүлэх зарчим байсан. Хүчтэй фокусын схемд байрлуулсан хэт давтамжтай квадрупол соронзтой орчин үеийн протон синхротронуудын хувьд вакуум танхим нь 10 см-ээс бага зайтай байх бөгөөд энэ нь фокус болон өнцөгт соронзын хэмжээ, өртөг, эрчим хүчний хэрэглээ мэдэгдэхүйц буурахад хүргэдэг.

Энэхүү зарчим дээр үндэслэсэн анхны синхротрон нь Брукхавены ойролцоох 30 Гв хувьсах градиент синхротрон байв. Үүнтэй төстэй байгууламжийг Женевт байрлах Европын Цөмийн Судалгааны Байгууллагын лабораторид барьсан юм. 1990-ээд оны дунд үед хурдасгагчид хоёулаа ажиллаж байсан. Variable Gradient Synchrotron апертур нь Косматронтой харьцуулахад ойролцоогоор 25 дахин бага байв. Соронзноос 30 ГэВ-ийн энерги зарцуулсан энерги нь 3 ГэВ дэх Космотрон соронзны зарцуулсан хүчтэй ойролцоо байна. "Хувьсах градиент бүхий синхротрон" нь импульс тутамд 6х10 13 протон хурдасгасан нь энэ ангийн суурилуулалтын хамгийн өндөр хурдтай тохирч байв. Энэ хурдасгуур дээр анхаарлаа төвлөрүүлэх нь цацрагийг гажуулсан ижил соронзоор гүйцэтгэсэн; Энэ нь зурагт үзүүлсэн шиг соронзон туйлыг хэлбэржүүлснээр олж авсан юм. 5. Орчин үеийн хурдасгууруудад тусдаа соронзыг ихэвчлэн гэрлийг асааж, анхаарлаа төвлөрүүлэхэд ашигладаг.

Тиймээс Теватрон дээр амрах зорилтот туршилтанд ашиг тустай энерги нь ердөө 43 геВ байна.

Бөөмийн судалгаанд хамгийн их энерги ашиглах хүсэл нь CERN болон лабораторид бий болоход хүргэсэн. E. Fermi протон-антипропон коллайдер, түүнчлэн электрон-позитроны цацраг туяагаар мөргөлддөг янз бүрийн улс орнуудад олон тооны суурилуулалт хийдэг. Эхний протон коллайнд 26 ГэВ протон ба антипротонуудын мөргөлдөөн 1,6 км тойрог бүхий цагирагт гарчээ (Зураг 6). Хэдэн өдрийн дотор 50 А хүртэлх гүйдэлтэй туяа хуримтлуулах боломжтой байв.

Одоогийн байдлаар хамгийн их энерги бүхий коллайдер бол Теватрон бөгөөд ижил энерги бүхий антипротонуудын хоорондоо мөргөлдөх туяагаар 1 TeV протоны цацраг туяа мөргөлдөх туршилтыг явуулдаг. Ийм туршилтын хувьд антипротон хэрэгтэй бөгөөд үүнийг "Гол цагираг" -аас өндөр энерги бүхий протон цацраг бүхий метал зорилтыг бөмбөгдөх замаар олж авах боломжтой. Эдгээр мөргөлдөөнд үүссэн антипротонууд тусдаа цагирагт 8 ГэВ энергиэр хуримтлагддаг. Антипротон хангалттай хэмжээгээр хуримтлагдсан бол "Гол цагираг" руу шахаж, 150 ГэВ хүртэл хурдасгаж, дараа нь "Теватрон" руу шахдаг. Энд протон ба антипротонууд нэгэн зэрэг бүрэн энергиэр хурдасч, дараа нь мөргөлддөг. Мөргөлдөх хэсгүүдийн нийт момент нь тэг бөгөөд ингэснээр бүх энерги 2 болно Э. ашигтай болж хувирдаг. Теватроны хувьд энэ нь бараг 2 ТеВ хүрдэг.

Электрон-позитрон коллайдеруудын хамгийн их энерги нь CERN-ийн том электрон-позитрон хадгалах цагирагт хүрч, эхний шатанд цацраг туяа мөргөлдөх энерги нь нэг цацрагт 50 геВ байсан ба дараа нь туяа тус бүрт 100 ГэВ болж нэмэгдсэн. HERA гулсагчийг DESY-д барьсан бөгөөд үүнд протонтой электронууд мөргөлдөх явдал юм.

Энэхүү эрчим хүчний асар их ашиг нь бага нягтралтай цацрагийн хэсгүүдтэй мөргөлдөж буй хэсгүүдийн хоорондох мөргөлдөөн гарах магадлалыг мэдэгдэхүйц бууруулахад хүргэдэг. Мөргөлдөх давтамж нь гэрэлтэх чадвараар тодорхойлогддог, жишээ нь. нэг секундын мөргөлдөөний тоо, тодорхой төрлийн хөндлөн огтлолтой энэ төрлийн урвал дагалддаг. Гэрэлтэх чадвар нь цацрагийн энерги ба гүйдэлээс шугаман хамааралтай бөгөөд түүний радиустай урвуу пропорциональ байна. Коллидерийн цацрагийн энергийг судалж буй физик процессын энергийн масштабын дагуу сонгоно.

Хамгийн их гэрэлтэлтийг хангахын тулд тэдгээрийн уулзах цэг дээр цацрагийн хамгийн их нягтралыг олж авах шаардлагатай. Тиймээс, цуглуулагчдын дизайн дахь техникийн гол асуудал бол уулзалтын цэг дэх цацрагийг маш жижиг цэг рүү чиглүүлж, цацрагийн гүйдлийг нэмэгдүүлэх явдал юм. Хүссэн гэрэлтэлтийг олж авахын тулд 1 А-аас их гүйдэл шаардлагатай байж болно.

Техникийн өөр нэг бэрхшээлтэй асуудал бол мөргөлдөгчийн камерт хэт авианы вакуум шаардлагатай байгаатай холбоотой юм. Хөнгөнцрийн хэсгүүдийн хоорондох мөргөлдөөн харьцангуй ховор тохиолддог тул хийн үлдэгдэл молекултай мөргөлдөж байх нь дам нурууг ихээхэн сулруулж, судалж буй харилцан үйлчлэлийн магадлалыг бууруулдаг. Үүнээс гадна, үлдэгдэл хийээр цацраг туяа тарааж байгаа нь детектор дахь хүсээгүй дэвсгэр үүсгэдэг бөгөөд энэ нь судалж буй физик үйл явцыг бүрхэж чаддаг. Коллайдер камер дахь вакуум нь гэрэлтэх хугацаанаас хамаарч 10 - 9 - 10 - 7 Па (10 - 11 - 10 - 9 мм м.у.б) байх ёстой.

Бага энергитэй үед илүү эрчимтэй электрон цацраг идэвхждэг бөгөөд энэ нь ховор ялзралыг судлах боломжийг олгодог ДАХЬ- ба ТОГ-Цахилгаан гүйдлийн харилцан үйлчлэлээс болж үүсдэг. Заримдаа "анхилуун үнэртэй үйлдвэрүүд" гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн ийм суурилуулалтыг одоо АНУ, Япон, Италид хийж байна. Ийм суурилуулалт нь хоёр ба цагирагтай байдаг - цахилгаан ба позитронуудын хувьд, нэг эсвэл хоёр цэг дээр огтлолцдог - харилцан үйлчлэх бүс. Бөгж тус бүр нь нийт 1 А-аас их гүйдлийн хэсгүүдийг агуулдаг. Ашигтай энерги нь судалгааны явцад богино хугацаанд амьдардаг хэсгүүдийн задрах резонанстай нийцэж байх ёстой. ДАХЬ- эсвэл ТОГ-мэдээлэгчид. Эдгээр байгууламжийн дизайн нь электрон синхрон болон хадгалах цагираг дээр суурилдаг.

Шугаман мөргөлдөгчид.

Циклийн электрон-позитрон коллайдеруудын энерги нь хурдацтай бөөмсийн цацраг туяагаар цацраг туяа цацраг туяагаар цацраг туяа цацраг туяагаар хязгаарлагддаг ( доор үзнэ үү). Шугаман коллекторуудад энэ сул тал байхгүй бөгөөд үүнд синхротрон цацраг нь хурдатгалын үйл явцад нөлөөлдөггүй. Шугаман Collider нь хоёр өндөр энерги шугаман хурдасгуураас бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн өндөр эрчимтэй цацрагууд нь электрон ба позитроныг бие биен рүү чиглүүлдэг. Цацрагууд нэг л удаа уулзаж, мөргөлддөг бөгөөд дараа нь шингээгчдэд хаядаг.

Эхний шугаман коллайдер бол 3,2 км урт Стэнфордын шугаман хурдасгуур ашигладаг ба 50 ГэВ энергиэр ажилладаг Stanford Linear Collider юм. Энэ коллайдерын системд электрон ба позитроны багцууд ижил шугаман хурдасгуураар хурдасч, туяа нь бүрэн энерги хүрэх үед тусгаарлагддаг. Дараа нь электрон ба позитрон боолтыг тусдаа нуман дагуу зөөвөрлөнө, хэлбэр нь анагаах ухааны стетоскопийн хоолойтой төстэй бөгөөд харилцан үйлчлэх хэсэгт ойролцоогоор 2 мкм диаметртэй байдаг.

Шинэ технологи.

Илүү хэмнэлттэй хэмнэлтийн аргуудыг эрэлхийлэх нь 10-35 ГГц-ийн давтамжийн хүрээнд ажилладаг шинэ хурдасгагч систем, өндөр давтамжтай өндөр үүсгүүрийг бий болгоход хүргэсэн. Электрон-позитрон коллайдеруудын гэрэлтэх чадвар нь маш өндөр байх ёстой, учир нь процессын хөндлөн огтлол нь бөөмийн энергийн квадратаар багасах болно. Үүний дагуу дам нурууны нягтрал маш өндөр байх ёстой. 1 ТэВ-ийн эрч хүч бүхий шугаман коллектор дээр туяа хэмжээ нь 10 нм хүрч чаддаг бөгөөд энэ нь Стэнфордын шугаман коллидер (2 мкм) дээрх цацрагнаас хамаагүй бага юм. Ийм жижиг цацрагийн хэмжээтэй бол төвлөрсөн элементүүдийг нарийн тааруулахын тулд нарийн төвөгтэй электрон автомат удирдлагатай маш хүчтэй тогтвортой соронз шаардагдана. Электрон ба позитрон цацрагууд бие биенээ дамжин өнгөрөхөд тэдгээрийн цахилгаан харилцан үйлчлэлийг саармагжуулж, соронзон нэг нь сайжруулна. Үүний үр дүнд соронзон орон 10,000 Тесла хүрэх боломжтой. Ийм аварга талбарууд нь цацрагийг хүчтэй деформацлах чадвартай бөгөөд синхронрон цацраг үүсгэдэг тул их хэмжээний энерги тархдаг. Эдгээр эффектүүд нь улам бүр өргөжиж буй машинуудыг бий болгохтой холбоотой эдийн засгийн үүднээс авч үзэхэд электрон-позитрон коллайдеруудад хүрч болох энергийн хязгаарыг тогтооно.

Цахим цахилгаан дэлгүүрүүд

Электрон синхротронууд нь протон синхротронтой ижил зарчим дээр суурилдаг. Гэсэн хэдий ч нэг чухал шинж чанараас шалтгаалан тэдгээр нь техникийн хувьд илүү хялбар байдаг. Электрон массын бага хэмжээ нь цацрагийг гэрлийн хурдтай ойртоход хүргэдэг. Иймээс энергийн цаашдын өсөлт нь хурдацтай мэдэгдэхүйц өсөхтэй холбоогүй бөгөөд электрон синхротронууд нь 10 МВ орчим энерги цацдаг бол хурдасгах хүчдэлийн тогтмол давтамжтайгаар ажиллах боломжтой байдаг.

Гэсэн хэдий ч энэ давуу тал нь электрон массын бага зэргийн өөр нэг үр дагавараар хүчингүй болно. Электрон нь бөөрөнхий тойрог замд хөдөлдөг тул хурдатгал (центрипетал) -тай хөдөлдөг тул фотон - цацраг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг синхротроны цацраг гэж нэрлэдэг. Эрчим хүч R синхротроны цацраг туяа энергийн дөрөвдэх хүчтэй пропорциональ байна Э. ба одоогийн Би, мөн цагираган радиусын урвуу пропорциональ байна R, энэ нь утгатай пропорциональ байна ( Э./м) 4 IR -1. Орбита дахь электрон цацрагийн хувьсгал бүрт алдагдсан энергийг хурдасгасан цоорхойд хэрэглэсэн өндөр давтамжийн хүчдэлээр нөхөх ёстой. Өндөр эрчимтэй үйлдвэрлэх зориулалттай "үнэрийн үйлдвэрүүд" -д ийм алдагдал хэдэн арван мегаватт хүрч болно.

Электрон синхротрон зэрэг цикл хурдасгуурыг тогтмол өндөр энерги бүхий том эргэлтийн гүйдлийн аккумулятор болгон ашиглаж болно. Ийм хадгалалтын цагиргууд нь хоёр үндсэн хэрэглээтэй байдаг: 1) дээр дурдсанчлан цацруулах аргаар цөм ба элементийн хэсгүүдийг судлах, 2) атомын физик, материал судлал, хими, биологи, анагаах ухаанд ашигладаг синхротрон цацрагийн эх үүсвэр.

Синхротроны цацрагийн фотоны дундаж энерги нь дараахь пропорциональ байна. Э./м) 3 R -1. Тиймээс хадгалалтын цагирагт эргэлддэг 1 ГэВ эрэмбийн эрч хүч бүхий электронууд хэт ягаан болон рентген туяанд эрчимтэй синхотрон цацраг ялгаруулдаг. Ихэнх фотонууд нь дарааллын нарийхан босоо өнцөгт ялгардаг м/Э.…. 1 ГэВ эрэмбийн эрч хүчийг хадгалах орчин үеийн цагиргуудын электрон цацрагийн цацраг нь хэдэн арван микрометрээр хэмжигддэг тул тэдгээрээс ялгарч буй рентген туяаны цацраг туяа нь өндөр тод харагддаг тул материйн бүтцийг судлах хүчирхэг хэрэгсэл болж чаддаг. Цацраг нь электронуудын муруй зам руу шууд ялгардаг. Иймээс электрон хадгалалтын цагирагны хазайлт соронз бүр нь хэд хэдэн электрон дамжин өнгөрөхөд цацраг туяарах "анхаарлын төв" -ийг бий болгодог. Энэ нь хадгалах төхөөрөмжийн үндсэн вакуум танхимд хамааралтай урт вакуум сувгаар дамждаг. Эдгээр сувгуудын дагуу байрлах зүсэлт ба коллиматорууд нь нарийн туяа үүсгэдэг бөгөөд үүнээс шаардагдах хэмжээний рентген энергийг монохроматорын тусламжтайгаар гаргаж авдаг.

Синхротрон цацрагийн анхны эх үүсвэрүүд нь өндөр энергийн физикийн асуудлыг шийдвэрлэх зорилгоор анх суурилуулсан байсан. Үүний нэг жишээ бол Стэнфордын синхротрон цацрагийн лабораторид байрлах Станфорд 3 ГэВ позитрон-электрон хадгалах цагираг юм. Нэгэн цагт энэ тохиргоог "дур булаам" мезонуудыг олж илрүүлэхэд ашигладаг байсан.

Эрт синхронрон гэрлийн эх үүсвэрүүд нь олон зуун хэрэглэгчдийн олон талт хэрэгцээг хангах чадвартай уян хатан биш байв. Өндөр урсгалын болон өндөр туяаны эрчимтэй синхотрон цацрагийн эрэлт хурдацтай өсч байгаа нь бүх боломжит хэрэглэгчдийн хэрэгцээг хангах зорилготой хоёр дахь үеийн эх үүсвэрийг бий болгов. Ялангуяа электрон цацрагийн ялгарлыг бууруулахын тулд соронзон системийг сонгосон. Бага ялгаруулалт гэдэг нь цацрагийн хэмжээ бага байх тул цацрагийн эх үүсвэр илүү өндөр байх болно. Энэ үеийн ердийн төлөөлөгчид нь Рок болон вакуум хэт ягаан туяаны цацрагийн эх үүсвэр болгон ажилладаг Брукхавен дахь хадгалах цагиргууд байв.

Цацрагийн гэрэлтэлтийг мөн үе үе соронзон бүтэцтэй цацрагийг синусоид замаар хөдөлгөж, гулзайлт тус бүрт үүсэх цацрагийг нэгтгэснээр нэмэгдүүлж болно. Ундулаторууд - Ийм хөдөлгөөнийг хангадаг соронзон бүтэц нь цацрагийг тэнхлэгийн дагуу шулуун шугамд байрлуулсан жижиг өнцгөөр цацруулдаг соронзон гулсалт юм. Ийм цэнэглэгчээс цацраг туяа нь гэрэлтдэг соронзноос үүсэх цацрагийн гэрлээс хэдэн зуун дахин их байж болно.

1980-аад оны дунд үед олон тооны ийм хэмжигч хэрэгсэлтэй гуравдагч үеийн синхротрон цацрагийн эх үүсвэр бий болж эхлэв. Гурав дахь үеийн анхны эх үүсвэрүүдийн нэг бол Берклэйд 1.5 ГэВ энерги бүхий зөөлөн рентген туяаг үүсгэдэг "Нарийвчилсан гэрлийн эх үүсвэр", мөн Аргоннийн үндэсний лабораторид (АНУ) 6 ГэВ энерги бүхий "Нарийвчилсан фотоны эх үүсвэр", 6 GeV-ийн энерги бүхий синхротон байдаг. хатуу рентген туяаны эх үүсвэр болгон ашигладаг Гренобль (Франц) дахь Европын синхотрон цацрагийн төвд. Эдгээр байгууламжууд амжилттай баригдаж дууссаны дараа бусад газарт олон тооны синхотрон цацраг үүсгэдэг.

Хэт улаан туяаны хатуу рентген туяаг илүү тод гэрэлтүүлэх шинэ алхам нь гулзайлтын соронзон системд хэд хэдэн Tesla-ийн талбар бүхий 1.5 дулаан соронзон орны хүчтэй, дулаан дамжуулалттай соронзон диполыг ашиглахтай холбоотой юм. Энэхүү хандлагыг Швейцарийн Шеререр хүрээлэнд бий болсон синхротрон цацрагийн шинэ эх үүсвэр, Беркли дахь эх үүсвэрийг шинэчлэх ажилд ашиглаж байна.

Шинжлэх ухааны судалгаанд синхротрон цацрагийг ашиглах нь өргөн цар хүрээтэй болж, тэлсээр байна. Ийм рентген туяаны онцгой тод байдал нь биологийн системийг хэвийн усан орчинд нь судлах шинэ үеийн рентген микроскопыг бий болгох боломжийг олгодог. Вирус, уургийн бүтцэд түргэн дүн шинжилгээ хийх боломж нь өвчин үүсгэгч хүчин зүйл, гаж нөлөөг багасгахад чиглэсэн шинэ эмийн бэлдмэл боловсруулах боломжийг нээж байна. Хурц рентген туяа нь хамгийн бага хэмжээний хольц, бохирдуулагчийг илрүүлэх хүчирхэг микроб юм. Эдгээр нь хүрээлэн буй орчны бохирдлын замыг судлахдаа хүрээлэн буй орчны дээжийг маш хурдан дүн шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. Тэдгээрийг нарийн төвөгтэй нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн өртөг өндөртэй процессын өмнө их хэмжээний цахиурын талхны цэвэр байдлыг үнэлэхэд ашиглаж болох бөгөөд эдгээр нь зарчмын хувьд 100 нм-ээс доош элемент бүхий нэгдсэн хэлхээг бий болгох боломжийг олгодог.

МЭДЭЭЛЛИЙН АКСЕЛЕРАТОРУУД

Хурдасгуур нь эмчилгээний эмчилгээ, оношлогоонд чухал практик үүрэг гүйцэтгэдэг. Өнөөдөр дэлхийн олон эмнэлгүүдэд хавдрын эмчилгээнд эрчимтэй рентген туяаг бий болгодог жижиг электрон шугаман хурдасгуурууд байдаг. Протон цацраг үүсгэдэг циклотрон эсвэл синхотроныг бага хэмжээгээр ашигладаг. Рентген туяанаас хавдрын эмчилгээнд протонуудын давуу тал нь илүү нутагшуулсан эрчим хүчнээс хамаардаг. Тиймээс протоны эмчилгээ нь тархины болон нүдний хавдрын эмчилгээнд үр дүнтэй байдаг бөгөөд эргэн тойронд эрүүл эдэд гэмтэл учруулах нь хамгийн бага байх ёстой. .

ТӨЛӨВЛӨГӨӨГИЙН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ - цэнэгийг хурдасгахад үйлчилдэг суурилуулалт. тоосонцорыг өндөр энерги болгон хувиргадаг. Ердийн хэрэглээнд хурдасгуур (U.) гэж нэрлэдэг. дээрх тоосонцорыг хурдасгах зориулалттай суурилуулалт \ MeV. Теватрон (Ферми лаборатори, АНУ) рекорд тогтоосон протоны хэт авиан дээр 940 ГэВ энерги хүрсэн. Хамгийн том электрон хурдасгагч болох LEP (CERN, Швейцарь) нь электрон болон позитроны цацраг туяа нь мөргөлдөж, 45 ГэВ хүртэл энерги үүсгэдэг (нэмэлт хурдасгах төхөөрөмж суурилуулсны дараа энерги нь хоёр дахин нэмэгддэг). U. шинжлэх ухаанд өргөн хэрэглэгддэг (элементийн тоосонцор үүсэх, тэдгээрийн шинж чанар, дотоод бүтцийг судлах, байгальд байдаггүй нуклидийн үйлдвэрлэл, цөмийн урвал, радиобиологи, химийн судалгаа, хатуу төлөвт физикийн чиглэлээр ажил хийх гэх мэт). ба хэрэглээний зориулалтаар (эмнэлгийн хэрэгсэл, материал ариутгах, дефектоскопи, микроэлектроник элемент үйлдвэрлэх, анагаах оношлогоонд радиофармакологийн бэлдмэл үйлдвэрлэх, цацраг туяа эмчилгээ, урлаг дахь цацрагийн технологи, лакыг полимержүүлэх, материаллаг шинж чанарыг өөрчлөх, жишээ нь, резин, дулаан багасгах хоолой үйлдвэрлэх гэх мэт.

АНУ-ын бүх үйлдэлд энергийн өсөлт цэнэглэгддэг. тоосонцор нь гаднах уртааш (хурдатгасан бөөмийн хурдны дагуу чиглэсэн) цахилгаан нөлөөн дор үүсдэг. талбайнууд. Бусад хөдөлгөөнт тоосонцор эсвэл цахилгаан соронзон орны үүсгэсэн талбаруудыг ашиглан хурдасгах арга замыг хайх ажил үргэлжилж байна. хурдасгасан тоосонцор эсвэл бусад цацраг туяагаар өдөөгдсөн эсвэл өөрчлөгдсөн долгион ( хамтын хурдатгалын арга) .Коллератив арга нь онолын хувьд хурдатгалын хурдыг огцом нэмэгдүүлэх боломжтой болгодог (хуримтлагдсан энерги) \ м зам) ба дам нурууны эрч хүчийг харуулсан боловч одоогоор тийм ч ноцтой амжилтанд хүрээгүй байна.

U. нь дараахь элементүүдийг агуулна: хурдассан бөөмсийн эх үүсвэр (электрон, протон, antiparticles); цахилгаан үүсгүүр эсвэл el - магн. талбарыг хурдасгах; вакуум танхим, тоосонцор нь хурдатгалын үед хөдөлдөг (өтгөн хийтэй орчинд, цэнэглэгдсэн бөөмсийг камер дүүргэж буй хийн молекулуудтай харилцан үйлчлэлээс болж хурдасгах боломжгүй юм); U-аас цацрагийн оролт () ба гадагшлуулах (цахилгаан гаргах) үйлчилдэг төхөөрөмж; вакуум танхимын хананд цохихгүйгээр бөөмсийн урт, хөдөлгөөнийг хангах төхөөрөмжүүдийг төвлөрүүлэх; хурдасгасан тоосонцорыг гулзайлгах соронз; хурдасгасан цацрагийн байрлал, тохиргоог засах, судалгаа хийх төхөөрөмж. U.-ийн онцлогоос хамааран жагсаасан нэг буюу хэд хэдэн элемент тэдгээрт байхгүй байж болно.

Цацрагийн зориулалтаар. аюулгүй байдлын U. хамгаалалтын хана, таазаар хүрээлэгдсэн (биологийн хамгаалалт). Бамбай материалын зузаан, сонголт нь хурдасгасан туяаны энерги, эрчмээс хамаарна. Эрчим хүч нь хэд дахин өндөр байгаа хурдасгуур. GeV нь ихэвчлэн аюулгүй байдлын үүднээс газар доор байрладаг.

Төхөөрөмжийн зарчмын дагуу U. шууд үйлдэл нь ялгагдана, эсвэл өндөр хүчдэлийн хурдасгуур (шуудан дахь хурдатгал, цахилгаан талбар), индукцийн хурдасгуур (соронзон индукцийн өөрчлөлтөөс үүсэх эргэлтийн цахилгаан. талбайнууд дахь хурдатгал) ба резонантын U. талбайнууд. Хэт өндөр энерги дээр ажилладаг бүх энерги нь сүүлчийн төрөлд хамаарна.

Орчин үеийн У. хоёр том ангид хуваагдана. шугаман хурдасгуур ба цикл хурдасгуур…. Шугаман хэт авиан үед хурдатгалын хэсгүүдийн траекторууд шулуун шугамд ойрхон байна. Хурдны станцууд ийм U-ийн бүх уртын дагуу байрладаг. Хамгийн том үйлдлийн шугаман U. (Стэнфорд дахь электрон U.) нь нэг милийн урттай (3.05 км) юм. Шугаман U. нь тоосонцорын хүчирхэг урсгалыг авах боломжийг олгодог боловч өндөр эрчим хүчээр тэд хэтэрхий үнэтэй байдаг. Циклээр. W "тэргүүлэх" магн. талбар нь хурдатгалын хэсгүүдийн эгнээг нугалж, түүнийг дугуйлна цагираган хурдасгуур эсвэл спираль (эсвэл спирт) циклотрон, фототрон, бетатрон ба микрофон) Ийм U. нь нэг буюу хэд хэдэн хурдасгасан төхөөрөмжийг агуулдаг бөгөөд эдгээр нь хурдасгах мөчлөгийн үеэр тоосонцор дахин эргэж ирдэг.

Энэ нь ихэвчлэн гэж нэрлэгддэг хөнгөн тоосонцор (электрон ба позитрон) -ын U. ялгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. электрон U. ба U. хүнд хэсгүүд (протон ба ионууд).

Цахим хурдасгуур…. Цахилгаан шинж чанарууд. хоёр шалтгаантай холбоотой. Бага энергитэй (хэд хэдэн МэВ) аль хэдийн гарсан электрон ба позитронуудын хурд нь гэрлийн хурдаас ялимгүй ялгаатай бөгөөд ихэвчлэн тогтмол гэж тооцогддог бөгөөд энэ нь U-ийг ихээхэн хялбаршуулж, хямд болгодог. талбарууд цахилгаан соронзон дээр маш их энерги алддаг. цацраг ( синхронрон цацраг)…. Циклээр. Эдгээр алдагдлууд нь цацрагийн асар том хэмжээсүүдэд (муруйлтын том радиустай, синхронрон цацрагийн алдагдал буурдаг), эсвэл хүчирхэг хурдасгах станцтай болоход хүргэдэг бөгөөд энэ нь цацрагийн өртөгийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Синхронрон цацраг нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь хурдасгасан туяаны хэмжүүр буурахад хүргэдэг. хийхэд хялбар болгодог хөтчүүдтуршилт хийх боломжийг олгох дам нуруу.

Бөгжний электрон U. нь хэт ягаан туяа эсвэл рентген туяанд синхротрон цацрагийн эх үүсвэр болгон ашигладаг. хүрээ. Цацрагийн өндөр нягтрал ба түүний хурц шууд хамааралтай тул мөчлөг. W нь цахилгаан соронзон орны өвөрмөц эх үүсвэр юм. заасан мужуудын долгион. Цахилгаан цацрагт их хэмжээний алдагдал хүлээх нь шугаман Y-д давуу эрх олгохыг шаарддаг.

Хүнд бөөмийн хурдасгуур (протон давамгайлдаг) нь электрон У.-аас ихээхэн ялгаатай байдаг бөгөөд тэдгээрт одоогийн байгаа хэмжээнд хүрсэн энерги дэх синхротрон цацрагийн энергийн алдагдал юм. \ TeV) нь бараг байхгүй бөгөөд ихэвчлэн өндөр хурдны хурдыг хадгалах нь ашиггүй байдаг (учир нь хурдасгах станцын хүчийг цахилгаан талбайн хүч чадлын квадраттай пропорциональ харьцаатай бөгөөд хурдатгалын хурд нэмэгдэж хурдан өсдөг). Мэдэгдэхүйц синхротроны цацраг байхгүй байгаа нь үйл явц дахь хөндлөн тоосонцорын далайц хурдасч, мөчлөг харьцангуй удааширч (бөөмийн моментийн квадрат үндэс шиг), тусгай байхгүй тохиолдолд хөдөлгөөний тогтвортой байдал үүсдэг. харьцангуй сул доройтлын нөлөөн дор арга хэмжээг зөрчиж байна. Өндөр энерги бүхий бүх хүнд тоосонцор нь мөчлөгийн хэлбэртэй байдаг. ^ iV

90-ээд онд. Өтгөн цацраг цэнэглэгддэг цагираг хадгалах, мөргөх нь улам бүр чухал болж байна. тоосонцор нь эрч хүчээ өөрчлөхгүйгээр удаан хугацаанд эргэлддэг. Ийм цагиргууд нь бие биен рүүгээ чиглэсэн бөөмүүдийн хоорондох урвалыг (цацраг туяа), байгальд шууд гардаггүй ион, тоосонцор (позитрон ба антипротон) хуримтлуулах, мөн синхронрон цацраг үүсгэхэд ашиглагддаг. Тоосонцорууд бие биенээ чиглүүлж байгаа үед тэдгээрийн өгсөн бүх энергийг бодитоор гүйцэтгэж чаддаг бол хурдатгасан тоосонцорыг хөдөлгөөнгүй хэсгүүдтэй харьцуулахад энергийн ихэнх хэсэг нь бөөмийн массын төвийн хөдөлгөөнтэй холбоотой бөгөөд урвалд оролцдоггүй.

Түүхийн лавлагаа…. У.-ын хөгжил 1920-иод оноос эхэлсэн. атомын бөөмийг задлахад чиглэсэн байсан. Бусдыг бүтээхээс өмнө цахилгаан үүсгүүр [Р. Р. Ван де Грааф] ба каскадын генераторууд [Ж. Ангийн ангилалд багтдаг Cockroft (J. Cockroft) ба E. Walton (E. Walton)] шууд үйлдэл бөгөөд дараа нь эхний мөчлөгт багтдаг. резонансын W.- [Э. Лоуренс (Э. Лоуренс), 1921]. 1940 онд Д.Керст анхны W индукцийг бүтээжээ. төрөл - бетатрон.

40-ээд онд. онолын талаар гарч ирэв. хурдатгасан бөөмсийн хөдөлгөөний тогтвортой байдлыг судалж үзсэн ажил. Энэ мөчлөгийн анхны бүтээлүүдэд [В. I. Векслер ба Амер. физикч Э.Макмиллан] уртрагийн (фазын) хөдөлгөөний тогтвортой байдлыг авч үзэж зарчмыг томъёолсон атерофизинг…. Дараа нь бета-сэнтийн шилжилтийн хэсгүүдийн хөндлөн хөдөлгөөний онолыг бий болгох ажил хийгдсэн бөгөөд энэ нь хүчтэй (ээлжлэн) төвлөрсөн нээлтийг хийхэд хүргэсэн [Н. Христофилос (N. Christophilos), 1950; E. Curant, M. Livingston, H. Snyder (N. Snyder), 1952], орчин үеийн бүх зүйлийг үндэслэжээ. том W.

Өндөр хүчин чадалтай радио технологийн хурдацтай хөгжил. Дэлхийн 2-р дайны үед (1939–45) төхөөрөмжүүд өндөр эрчим хүч авахын тулд шугаман хэт авиан шинжилгээ хийх боломжтой болсон. Цахим шугаман төхөөрөмжүүдэд цахилгаан хэрэглэдэг. дециметрийн аяллын долгионы талбар нь диафрагмын хүрээнд хэлбэлздэг. долгионы дамжуулагч, протонд - Л.Алварес (L. Alvarez) дамжуулж, дамжин өнгөрөх хоолойгоор ачаалагдсан. Эхлэлд нь. АНУ-ын зарим хэсгийг АНУ-тай хамт улам их ашигладаг квадрат өндөр давтамжтай фокус (Англи хэлний RFQ тэмдэглэгээ), to-ryh үндсэнийг бий болгоход. дүрийг В.В. Владимирский, И.М.Капчинский, В.А.Тепляков нар тоглосон.

Барилга барихдаа цикл. U. нь хэт цахилгаан дамжуулагч соронзыг улам ихээр ашигладаг. системүүд. Супер дамжуулагч соронзыг бичлэг үүсгэхийн тулд циклотронуудад ашигладаг. магн. талбайнууд ба синхротрон протонаажмаар (олон секундээс илүү) өөрчлөгдөж соронз үүсгэдэг. талбайнууд. Хамгийн том үйлдлийн протон синхротрон болох Теватрон (АНУ) ингэж ажилладаг.

80-аад он хүртэл. үндсэн элементийн физик хэсгүүдийн нээлтийг протон синхротрон дээр хийсэн. Одоо электрон позитрон ба протон-антипротон цагираг мөргөлдөх туяа хурдасгагч (коллайдерах) дээр олон сонирхолтой үр дүнг авч байна. Ийм U-ийн давуу тал нь ердийнхөөс: 1) амьтад. харилцан үйлчлэлийн энергийн өсөлт (массын системийн төвд); туяа цацруулах үед үргэлж тохиолддог хэт авианы үр дүнд энэ энерги нэмэгддэг хурдан хөдлөлтөнд урьд өмнө тогтсон зорилтот цөмтэй бөөмүүдтэй мөргөлдөх үед ( тЭнэ нь атомууд, зорилтот атомуудын мөргөлдөөний масс юм, - хурдасгасан бөөмийн нийт энерги); 2) гадны урвалаас үүдсэн дэвсгэрийн огцом бууралт. Үндсэн Коллайдеруудын сул тал нь харилцан үйлчлэлийн тоог мэдэгдэхүйц бууруулж (ижил хугацаанд). Электрон-позитрон цацрагтай мөргөлдөх цагираг хэлбэрийн техникийг 1961 онд боловсруулсан (Италийн Фраскатти хотод 2х 250 МВ-ийн энерги үүсгэдэг хурдасгуур), протон ба антипротон цацрагуудтай мөргөлдөх суурилуулалтууд нь электронуудын аргыг санал болгосны дараа гарч ирэв. ronnogo (A.M.Budker, 1967) ба хастикескийн тухай [С. S. Van der Meer (1972) хүнд тоосонцорыг хөргөх (үзнэ үү). Хөргөгчийг хөргөх z a z a zhen n s h ба ts). Уламжлалт бус зүйлийг хөгжүүлэхэд илүү их анхаарал хандуулдаг. хурдатгалын арга: хамтын арга, лазерын талбай дахь цохилтыг хурдасгах, сэрлийн талбар дахь хурдатгал гэх мэт. Эдгээр ажлыг В.И.Векслер, А.М. Буддер, Я.Б.Фейнберг нар эхлүүлсэн. Гэсэн хэдий ч эдгээр санаан дээр үндэслэсэн U. хараахан бий болоогүй байна.

Шууд ажилладаг хурдасгагч…. Ийм U. цэнэгийн хувьд. бөөм нь энерги нь тогтмол эсвэл квази-тогтмол хэмжээгээр нэмэгддэг (бөөм нь бүрэн энерги олж авах хугацаанд өөрчлөгддөггүй) цахилгаан. талбайнууд. Бөөмсийн олж авсан энерги энэ тохиолдолд тэдний цэнэгийг дамжуулагдсан боломжит зөрүүгээр үржүүлсэнтэй тэнцүү байна. Шууд үйлдлээр тоосонцорын хамгийн их хүрч болох энергийг хамгийн том боломжит зөрүүгээр (15-18 МБ) тодорхойлно. суурилуулалт. Бүх практикт ашиглагддаг U. шууд үйлдэл дээр хурдасгах системийн сүүлчийн электрод нь дэлхийн потенциал дээр байдаг тул зөвхөн энэ тохиолдолд АНУ-аас гаргаж авсан хэсгүүд цаашдын хөдөлгөөний явцад олж авсан энергээ алдахгүй.

U. шууд үйлдэлд электростатик орно. генераторууд, каскадын генераторууд ба цэнэглэдэг өдөөгч (эсвэл тандем U.). Ийм U. дахь хурдацтай хэсгүүд нь тусгаарлагчаар хийсэн хоолойн дотор болон хажуу тийш хөдөлдөг. материал (ихэвчлэн шаазан), зүсэлт дотор вакуум үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хурдасгасан хэсгүүдийн саадгүй хөдөлгөөнд зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд гадна талд (өндөр даралтын дор) сайтар хатаасан, хүчилтөрөгчгүй хийн хольц (ихэнхдээ хүхрийн гексафторидын хольцтой азот) тарьдаг бөгөөд энэ нь цахилгаан үүсэхээс сэргийлдэг. задаргаа. Хоолойн төгсгөлд байрлах электродуудын хооронд хурдасгасан боломжит ялгаа бий болно (Зураг 1). Цахилгаан. Хоолойн тэнхлэгийн дагуу чиглэсэн талбайг металлаар тэгшлэв. хуваах болно. Омск руу холбогдсон цагиргууд. хүчдэл хуваагч.

Электростатик U. өндөр хүчдэлийг жишээ нь тусгаарлагч материалаар хийгдсэн хурдан хөдлөх соронзон хальсны тусламжтайгаар бүтээдэг. резин. Суурилуулалтын бага хүчдэлийн хэсэгт соронзон хальсанд цахилгаан хэрэглэдэг. цэнэглэх. Энэ цэнэг нь металаас соронзон хальс руу урсдаг. тусгай цэнэглэгдсэн зүү. генератор хэд хэдэн. хэдэн арван кВ. Хөдөлж буй бүс нь цэнэгийг хөндий метал дотор байрлах АНУ-ын өндөр хүчдэлийн хэсэгт дамжуулдаг. малгай. Тэнд төлбөрийг ижил зүү ашиглан соронзон хальснаас гаргаж аваад тэдгээрээс малгайны гаднах гадаргуу руу урсдаг. Хонхны боломжууд (мөн ионын эх үүсвэр, хоолойны өндөр хүчдэлийн электродыг багтаасан бүх тоног төхөөрөмж) цэнэг ирэх үед тасралтгүй нэмэгдэж, зөвхөн задаргаагаар хязгаарлагддаг.

Зураг. 1. Хурдасгах хоолойн төхөөрөмжийн диаграм.

Каскадын генераторуудад хүчдэлийн үржүүлэх хэлхээг ихээхэн боломжит ялгааг бий болгоход ашигладаг.

Эхний алхам дээр сөрөг утгуудыг хурдасгадаг. ионууд (нэмэлт электрон агуулдаг атомууд), дараа нь хоёр (эсвэл хэд хэдэн) электроныг салгасны дараа үүссэн хөрсийг байрлуулна. ионууд. Ийм U-ийн эх үүсвэр ба гаралтын төхөөрөмж хоёулаа газар шороон дээр байдаг ба хөрс хуулалтын төхөөрөмжөөр тоноглогдсон өндөр хүчдэлийн электрод нь cf-д байрладаг. U. цэнэглэдэг U.-ийн хэсгүүд нь хоёр ба (илүү гүнзгийрүүлсэн, бүр илүү өндөр) энергийн утгыг задаргаагүйгээр авах боломжтой болгодог.

Индукцийн хурдасгуур…. Индукцид оруулах. W нь бетатрон ба шугаман индукторыг эзэмшдэг. В.

Зураг. 2. Бетатроны схемийн хэсэг: 1 - соронзон шон; 2 - вакуум камерын хэсэг; 3 -үрэн; 4 - цахилгаан соронзон ороомог; 5 - соронзон буулга.

Бетатрон төхөөрөмжийн диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 2. Хурдасгасан тоосонцор (электронууд) нь вакуум камер дотор хөдөлдөг 2 цахилгаан соронзон цоорхойд байрладаг ( 1 - соронзон шон). Тэд эргэлдэгч цахилгаан замаар хурдасдаг. талбар, соронзыг өөрчлөх үед огтлох нь сэтгэл хөдөлдөг. хурдассан бөөмсийн тойрог замд орж буй урсгал. Үндсэн энэ урсгалын нэг хэсэг нь цөм дамжин өнгөрдөг 3 төвд байрладаг. бетатроны хэсгүүд. Ороомог 4 тэжээлээр тэжээнэ Одоогийн. Соронзон тохируулга бетатрон дахь талбар нь 2 нөхцлийг дагаж мөрдөх ёстой: 1) магн. төв дээр индукц. тойрог зам нь электронуудын өөрчлөгдөж буй энергитэй тохирч байх ёстой; 2) тохиргооны магн. вакуум камер дахь талбар нь электронуудын хөндлөн хөдөлгөөний тогтвортой байдал, эсвэл тэдний хэлснээр тогтвортой байдлыг хангах ёстой бетатроны шилжилт (доороос харна уу). Танхимын дээгүүр ба доор байрлах цагираг хэлбэртэй хошуутай соронз. туйлууд нь ийм тогтвортой байдалд шаардлагатай талбарыг бий болгож, захын зүг рүү буурдаг (Зураг 8, б).

Бетатроны хурдатгалын аргын тухай санааг 1922 онд Ж. Слепиан илэрхийлсэн бөгөөд онолын үндэс суурийг 1948 онд Р.Видерое боловсруулжээ. Эхний бетатроныг 1940 онд барьсан. Бетатронуудын энгийн бөгөөд найдвартай байдал нь технологи, анагаах ухаанд (эрчим хүчний мужид 20-50 МВ) өргөн хэрэглэгддэг.

Шугаман индукцийн хурдасгуур дээр цахилгаан шугамууд цахилгаан байна. талбарууд (эрчимтэйгээр) Э.) нь хурдасгуурын тэнхлэгийн дагуу чиглүүлнэ. Цахилгаан. талбайг цаг хугацааны хувьд өөр өөр соронзон өдөөдөг. дамжин өнгөрөх урсгалаар өөр нэг феррит индукторын ард байрладаг 1 (зураг 3). Магн. урсгал нь нэг эргэлтийн ороомогоор дамжин өнгөрөх богино (хэдэн зуун нс) одоогийн импульсээр тэдгээрт догдолж өгдөг. 2 индукторыг хамрах. Фокусыг уртын соронзоор гүйцэтгэдэг. талбар, зүсэлтийг ороомогоор үүсгэдэг 3 индуктор дотор байрладаг. Шугаман индукцийн гүйдэл нь импульсийн бичлэг (килоампер) -ийн гүйдлийг авах боломжтой болгодог; наиб. ажиллаж байгаа АНУ-ын хамгийн хүчирхэг нь - АТА (АНУ) - 10 кА гүйдэлд электроныг 43 МэВ энерги болгон хурдасгадаг. Одоогийн импульсийн үргэлжлэх хугацаа 50 нс байна.

Зураг. 3. Шугаман индукцийн төхөөрөмжийн диаграм хурдасгуур: 1 - индукторын цөм; 2 -шаардуулах ороомог; 3 - төвлөрсөн ороомог.

Резонанцон хурдасгуур…. У-д резонансын хувьд эрчим хүчний цэнэгийг нэмэгдүүлнэ. тоосонцорыг HF урттай цахилгаан хэрэглэдэг. талбайнууд. Ийм нөхцлүүдийн аль нэгийг хангасан тохиолдолд ийм талбар дахь хурдатгал боломжтой болно: аль аль нь хурдассан хэсгүүд нь цахилгаан соронзонтой хамт хөдлөх ёстой. долгион, тэдгээртэй харьцах байр сууриа хадгалдаг (хурдасгаж, аялж буй долгион), эсвэл тэд цахилгаантай байх үед л тэдэнтэй харьцах ёстой. талбар нь хүссэн (хурдасгах) чиглэл ба шаардлагатай хэмжээтэй байна (зохих резонанс Y.). Тоосонцор нь хурдатгалын талбартай харилцан үйлчлэлцэж буй хэсгийг нэрлэнэ. богино хугацаанд болон богино хугацаанд Үлдсэн зам дээр бөөмүүд нь HF талбайн үйл ажиллагааг мэдрэхгүй байна. Энэ нь зүгээр л байхгүй, эсвэл хэсгүүд үүнээс хамгаалагдсан байдаг.

U. нь аяллын долгионыг гол хэсэгт ашигладаг. хөнгөн тоосонцор (электрон ба позитрон) хурдасгахад бага хурдтай үед аль хэдийн хурд нь ялгаатай байдаг. Цахилгаан соронзон фазын хурд. вакуум долгионы урсгал дахь долгион нь гэрлийн хурдаас үргэлж давж байдаг; долгионы хөтөчийг цоолсон системээр ачаалж байна. диафрагм, та долгионы хурдыг удаашруулж чадна, гэхдээ тийм ч их биш юм. Тиймээс удаан тоосонцорыг хурдасгахын тулд аялж буй долгион ашиглагддаггүй.

.

Зураг. 4. Wideroe хурдасгуурын диаграм: 1 - дамжуулагч f хоолой; HF-ийн хэлбэлзлийн 2 үүсгүүр; 3 - цэвэрлэгээг хурдасгах;

Шугаман резонансын хурдасгуур…. Хамгийн энгийн резонансын U. нь Videroe хурдасгуур юм (Зураг 4). Цацрагийн төмөр замын дагуу байрлуулсан. Нислэгийн хоолой нь RF үүсгүүрийн туйлуудтай (нэгээр дамжин) холбогддог. Хурдны цоорхойд (эсрэгээр цэнэглэгдсэн нислэгийн хоолойн хоорондох завсарлага) уртааш цахилгаан үүсгэдэг. Олон зуун кВ-ын дарааллаар хүчдэл бүхий HF талбар. Хурдны цоорхойг зөв цагт ойртуулж буй хэсгүүд нь цахилгаан эрчимждэг. талбар, дараа нь дараагийн нислэгийн хоолойд "нуух". Түүний урт ба хурд нь бие биетэйгээ зохицдог тул бөөмс нь цахилгаан гарах үед дараагийн цоорхойд ойртох болно. талбар нь зөв чиглэл ба хэмжээтэй, өөрөөр хэлбэл өмнөх хурдатгалын цоорхойтой ижил үе шаттай байна. Үүний тулд энэ нь зайлшгүй шаардлагатай нөхцөл юм

хаана / нь хоолойны урт ба хурдасгах цоорхой; - гэрлийн хурдны фракцаар илэрхийлэгдсэн бөөмийн хурд; долгионы урт - магн. чичиргээ (хоосон байдалд); pбүхэл тоо. Хурдасгасан цацраг нь зөв цахилгаан хэрэгслээр хурдацтай цоорхойгоор дамжсан хэсгүүдийн нэг хэсэг (хошуу) хэсгээс бүрдэнэ. талбайнууд. Шугаман U-ийн бүтцийг боловсруулахдаа зөвхөн гуурсан хоолойнуудыг төдийгүй хурдасгасан цоорхойг зөв сонгох хэрэгтэй. Эдгээр урт нь нэг талаас мэдэгдэхүйц хүчдэлийг (зуун кВ, заримдаа мегавольт) тэсвэрлэх чадвартай байх ёстой, нөгөө талаас жижиг хэсгүүдийг дамжин өнгөрөх үед HF-ийн хэлбэлзлийн үе нь тийм ч их өөрчлөгдөхгүй байх ёстой.

Бөөмийн хурд нэмэгдэх тусам Wideröe хурдасгуур үр дүнгүй болж, Алиаретц хурдасгууртай болох болно. Тэдгээрийн дотор нислэгийн хоолой нь генератортой холбогдоогүй боловч урт цилиндр хоолой дотор нэг нэгээр нь байрладаг. резонатор, Кромд сэтгэл хөдлөм э-магн. хэлбэлзэл. Дамжин өнгөрөх хоолойноос хол зайд байрлах HF талбар нь ердийн резонатортой ижил хуваарилагдсан бөгөөд цоорхойг хурдасгах үед тэнхлэгийнхээ ойролцоо төвлөрдөг. "Цоорхойг хурдасгах - нислэгийн хоолой - хурдасгах цоорхой" гэх мэт элементүүдийн зохион байгуулалт Wideröe хурдасгууртай адил хэвээр байгаа боловч нөхцөл байдал (1) хэлбэртэй байна

Шугаман резонансын хэт авиан нь хангалттай хурдан тоосонцорыг тэдэн рүү шахсан тохиолдолд үр дүнтэй ажиллана, өмнө нь шууд үйлдлээр хурдасгаж, эсвэл өөр давтамжтай фокусын тусламжтайгаар ээлжлэн тэмдэглэв. - v

Циклотронууд-Амьдралын түүхэн дэх анхны цикл. төрөл (зураг 5). Одоогийн байдлаар. Циклотроныг ойлгох нь резонансын цикл гэж нэрлэдэг. Цаг хугацаагаараа өөрчлөгддөггүй тэргүүлэх соронзонтой хамт ажиллаж байсан В. талбар ба бичлэг дээр HF талбарыг хурдасгах давтамж. Ердийн циклотронуудад магн. талбар нь азимутал бөгөөд радиусаас бараг хамааралгүй; хурдатгалын хэсгүүдийн зам мөр нь хөдлөх спираль шиг харагддаг. Ердийн циклотроныг хүнд хамааралгүй хувирамтгай тоосонцор - протон ба ионыг хурдасгахад ашигладаг. Циклотронуудын вакуум танхим нь хязгаарлагдмал байдлаар хязгаарлагддаг. цилиндр хэлбэртэй хана хэлбэр ба хоёр хавтгай хэвтээ байрлалтай таглаатай. Ердийн циклотронуудын цахилгаан соронзон туйлууд тасалгаанд бараг жигд (захын хэсэгт бага зэрэг унасан) соронз үүсгэдэг. талбар. Хурдасгасан цоорхой нь хөндий хагас цилиндр хэлбэртэй байдаг duant-д байрлах ба бие биентэйгээ тулгарч буй хоёр электродын зүсэлтээр үүсдэг. Үүдийг долгионы шугамаар өндөр хүчдэлийн үүсгүүрийн туйлуудтай холбодог.

Зураг. 5. Циклотроны төхөөрөмжийн диаграм.

Дугуйланд хөдөлж буй бөөм нь төвлөрсөн нөлөөнд автдаг. Лоренцын хүч төвөөс зугтах хүчтэй тэнцүү, r нь хөдөлгөөний муруйлтын радиус, Зэ- бөөмийн цэнэг. Тиймээс, Илүү тохиромжтой нэгжид шилжсэнээр бид авах болно

хаана байна pc- бөөмийн импульсийн бүтээгдэхүүн r гэрлийн хурдаар аас - MeV-д илэрхийлсэн, индукцийн магн талбайнууд ДАХЬ tesla-д хэмжигдэхүүн ба r in m.

Ердийн циклотронуудад хүрч болох хэт энерги; ойролцоогоор протонуудын хувьд. 20 МэВ ба хурдатгалын талбайн давтамж (at.) B \u003d 2 T) - ойролцоогоор. 30 МГц. Өндөр энергитэй үед хурдассан тоосонцор буурч байгаатай холбоотойгоор хурдацтай хүчдэл гарч синхрон байдлаас гарч ирдэг ДАХЬ төвөөс зах хүртэл, харьцангуй нөлөөнөөс болж.

Ердийн циклотроныг изотопыг олж авахад өргөн ашигладаг бөгөөд бусад бүх тохиолдолд 20 МэВ (эсвэл ~ 20 МэВ / нуклон) энерги бүхий протон (эсвэл ион) шаардлагатай байдаг. Хэрэв илүү их энерги (хэдэн зуун меВ хүртэл) протон шаардлагатай бол азимуталь томролтой циклотроныг ашиглана. талбайнууд. Ийм циклотрон дахь хөндлөн хөдөлгөөний тогтвортой байдал нь соронзуудын азимутал тэгш хэмээс татгалзсантай холбоотой юм. талбар, ийм тохируулгын сонголт, ирмэг нь хөдөлгөөний тогтвортой байдлыг хангах, магнийн утгын захад (дунджаар) нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. индукц.

Циклотрон дахь хурдатгалын үйл явц тасралтгүй явагддаг: үүнтэй зэрэгцэн зарим хэсгүүд зүгээр л ионы эх үүсвэрийг үлдээдэг, зарим нь замын дунд байдаг, бусад нь хурдатгалын явцыг дуусгадаг. Ердийн гүйдэл int. Циклотрон дахь цацраг ойролцоогоор байна. 1 мА, олборлосон туяа нь цахилгаан дамжуулалтын үр ашиг ба гаралтын тугалган цаасны дулааны тогтвортой байдлаас хамаарна; ихэвчлэн энэ нь хэд хэдэн байдаг. хэдэн арван мкА.

Фазотронууд…. Phasotrons магн дээр. талбай нь цаг хугацааны хувьд тогтмол бөгөөд түүний цилиндр хэлбэрийг хадгалдаг. тэгш хэм. Магн. талбар нь захын чиглэлд буурч, бөөмсийн эргэлтийн давтамж нэмэгдэж буй энерги буурч, үүний дагуу хурдатгалын талбайн давтамж буурдаг. Энэ тохиолдолд хурдасгасан бөөмийн энергийн хязгаарлалт алга болж, харин хурдасгасан цацрагийн эрч огцом буурдаг (хэд хэдэн хэмжээсийн тушаалаар). Хурдатгалын талбарын давтамжийг өөрчлөх нь хурдатгалын процессыг мөчлөгт хуваахад хүргэдэг: өмнөх багцын хурдатгал дууссаны дараа давтамжийг анхны байдалд нь оруулсны дараа зөвхөн шинэ багц тоосонцорыг фототрон руу оруулж болно. Фасотронуудын ердийн ажлын хэсэг хэд хэдэн. хэдэн зуун мянгаас хэдэн мянган МВ. Цаашид энерги нэмэгдэх тусам соронз нь хэт том болж жин, зардал нь хэт их нэмэгддэг. Саяхан (90-ээд оны) шинэ фототронууд баригдаагүй байна. Хэд хэдэн хүртэлх эрчим хүчний хувьд. олон зуун MeV нь магнийн азимутын хэлбэлзэлтэй циклотроныг ашигладаг. талбайнууд, синхротроныг өндөр энерги болгон хурдасгахад ашигладаг.

Синхротронууд бүх төрлийн тоосонцорыг хурдасгахад ашигладаг: электроныг синхротрон, протон ба бусад ионы синхротроныг (хуучин нэр нь синхрофасотрон, үзнэ үү. Синкротрон протон)…. Синхротрон дахь тоосонцорыг хурдасгах энерги нь электронуудад синхронрон цацрагийн хүчээр хязгаарлагддаг ба протон ба ионуудын хувьд зөвхөн Y-ийн хэмжээ, өртөгөөр хязгаарлагддаг.

Синхротронуудад хурдасгах явцад тойрог зам нь тогтмол хэвээр байна, түүний дагуу хэсгүүд эргэлддэг. Тэргүүлэх магн. талбайг зөвхөн нарийн зам дагуу бүтээдэг бөгөөд энэ нь тоосонцор хөдөлдөг вакуум камерыг хамардаг. (3) -аас тодорхой бол дараахь байдлаар. магнийн радиус. индукц нь хувь хэмжээгээр нэмэгдэх ёстой. хурдасгасан тоосонцорын момент. (Тойрог замын тогтмол урттай) хувьсгалын давтамж нь f-lo моменттой холбоотой

гэрлийн хурдаар хөдөлж буй бөөм нь синхротронд эргэх давтамж хаана байдаг вэ. Хурдатгалын талбайн давтамж нь бөөмийн эргэлтийн давтамжтай давхцаж эсвэл бүхэл тооны бүхэл тоо байж болно (давтамж гэж нэрлэдэг). Тиймээс электрон синхротронд (энэ нь үргэлж байдаг) p \u003e\u003e mc) хурдатгалын талбайн давтамж тогтмол байх ба магн индукц. ахиу өсөлт. Магнийн индукц болох хурдатгалын мөчлөгийн үед протон синхротронд орно. талбар ба хурдацтай хүчдэлийн давтамж.

Микротронууд-цикл. Бичлэгийн хамт В. магн. электрон талбайн энерги (0.511 МэВ) -тэй тэнцүү хувьсгал тус бүрийн энерги нэмэгдэнэ. Хэрэв эрчим хүчний бүхэл бүтэн өсөлт нэг богино хэсэгт тохиолдвол мацаг барих болно. магн. бөөмийн талбайг нэг тойрог тойрог замаас нөгөөд шилжүүлж. Эдгээр бүх тойрог замууд нь хурдасгах төхөөрөмж байрлах цэг дээр бие биендээ хүрдэг. Ийм U. дахь электронуудын энерги хэд хэдэн хүрдэг. хэдэн арван МэВ.

Хурдасгууруудын хэмжээс. Хурдасгуурын цогцолбор…. Шугаман U-ийн уртыг хурдасгасан бөөмсийн энерги, хурдатгалын хурд зэргээр тодорхойлж, бөгж хурдасгагч тойргийн тойргийн муруйлтын радиусыг бөөмийн энерги болон максимумаар тодорхойлно. тэргүүлэх соронзон индукц. талбайнууд.

Одоогийн байдлаар. шугаман электрон хурдатгалын хэмжээ 10-20 МэВ / м, протонд - 2.5-5 МэВ / м байна. Хурдны хурд нэмэгдэх нь хоёр гол чиглэлд үргэлжилдэг. хүндрэлүүд: резонаторуудын хананд эсэргүүцлийн алдагдал нэмэгдэх, цахилгаан аюул. задаргаа. Эсэргүүцлийн алдагдлыг багасгахын тулд та хэт хүчдэлийн резонатор ашиглаж болно (анхны U. аль хэдийн ажиллаж эхэлсэн); эвдрэлтэй тэмцэхийн тулд цахилгаан эрчим хүчний хуваарилалтыг маш нарийн зохицуулдаг. орон нутгийн оршин суугчдаас зайлсхийх үүднээс резонаторын талбайнууд. Шугаман протоник хурдатгал дахь хурдатгалын хурдыг цаг хугацааны хувьд хэмжигдэхүүний дарааллаар нэмэгдүүлэх боломжтой.

Цикл U.-ийн хэмжээ нь тэргүүлэх соронзон индукцтэй холбоотой байдаг. f-loy талбарууд (3). Ганц бие цэнэглэгдсэн тоосонцорыг хурдасгах ба цагираг-дундаж утга T (тохирч байна энэ f-ла өгдөг (м). Үүний дагуу 1 TeV U. периметр ~ 20 км байх ёстой. Тэднийг цацраг туяанаас хамгаалахын тулд иймэрхүү газрыг доор нь барьсан байдаг. Өндөр эрчим хүч үйлдвэрлэх асар том хэмжээ нь олон тэрбум долларын хөрөнгийн зардалд хүргэдэг.

Дээрх тооцоо нь W., magn. блок-to rykh нь төмрийн буулга агуулсан байдаг. Өсөх Б хамгийн ихдээ 1.8 T-ээс дээш температур нь төмрийн ханалтаас болж боломжгүй байдаг боловч үүнийг хэт цахилгаан соронзон хальс руу шилжүүлэх замаар хийж болно. системүүд. Эхний ийм U. - Теватрон нь лабораторид аль хэдийн ажиллаж байна. АНУ дахь Ферми. Магн. Зэсийн матриц дахь NbTi дамжуулагчтай кабелаар шархадсан, 4 К-ийн температурт 5-5.5 Т, температур нь 1.8 К хүртэл буурч эсвэл NbSn рүү шилжих үед 8 хүртэл байна. -10 Т. (NbSn хайлш нь эмзэг байдлаас болж хурдасгагч үйлдвэрлэхэд ашиглагддаггүй.) Температурын цаашдын бууралт нь илүү өндөр хэмжигдэхүүн рүү явах боломжийг олгодог. талбай, гэхдээ эдийн засгийн хувьд ашиггүй; мочевины хэмжээ багасч байгаа боловч үнэтэй, эрчим хүч ихтэй криоген төхөөрөмжүүдийн тоо нэмэгдсээр байна.

Хамгийн бага зөвшөөрөгдөх хамгийн бага утгыг хатуу тодорхойлсон ДАХЬ…. У.-д төмрийн буулга Б уурхайгаас багагүй байх ёстой (6-10). 10 ~ 3 T, учир нь доод талбайнуудад нийт хэмжээд оруулсан хувь нэмэр хэт том байна. индукц нь үлдэгдэл магнад хувь нэмэр оруулж эхэлдэг. талбайнууд, тэдгээрийн орон зайн тархалт нь ихэвчлэн тааламжгүй байдаг. Хандлага Б хамгийн их / Б мин, улмаар агаар мандалд хаягдсан болон тарьсан моментын харьцааг ердийн соронзтой харьцуулахад 200-300-аас хэтрэхгүй байх ёстой. Хэт цахилгаан дамжуулагч соронзонд. системүүд, зай нь жижиг талбайн хувьд энэ хүрээ нь бүр бага байх болно. магнийн хуваарилалт. индукц нь хэт дамжуулагч дамжуулагч дахь ирмэгийн урсгалд хүчтэй нөлөөлдөг. Эдгээр хязгаарлалтууд нь том хэмжээ хурдасгахад хүргэдэг шалтгаануудын нэг юм. цогцолбор нь хэд хэдэн зүйлийг агуулдаг. цуваа ажиллаж буй U.: шугаман U. - инжектор, нэг буюу хэд хэдэн. завсрын U.- өдөөгч эцэст нь цэнэг авчирсан гол У. хамгийн их энерги хүртэлх тоосонцор, магадгүй хадгалах цагираг. Энэ хэлхээг хурдасгах болно. цогц CERN-ийг Зураг дээр үзүүлэв. 6.

Энэхүү цогцолборыг барьж байгуулах ажлыг Европын орнуудын хамтын нийгэмлэгийн санхүүжилтээр гүйцэтгэж байгаа юм. Наиб. Энэхүү цогцолборын нэг хэсэг нь электрон ба позитрон цацрагийг 45 ГэВ хүртэл эрчимжүүлдэг LEP хадгалах-мөргөлдөх электрон-позитрон цагираг юм. У. гүний хонгилд байрладаг бөгөөд 27 км периметртэй. 90-ээд онд энэ хонгилд. Протон ба антипротоныг 7 ТэВ-ийн энерги болгож, улмаар ионуудыг хурдасгах зорилготой LHC (Том Хадрон Коллайдер) хэмээх хэт хүчдэл бүхий адрон коллайдер барихаар төлөвлөж байна.

Зураг. 6. CERN хурдасгагч цогцолборын схем (Швейцарь).

LHC руу тарихад SPS (Super Proton Synchrotron) хурдасгуур ашиглагдах бөгөөд үүний үр дүнд протоны энерги нь ~ 450 ГэВ байна. Энэхүү хурдасгуурын периметр нь 6.9 км бөгөөд газар доор 40 м-ийн гүнд байрладаг бөгөөд SPS нь PS proton synchrotron-аас хүнд тоосонцор авдаг бөгөөд тэдгээр нь эргээд Isolde өдөөгчөөс протон ба ионууд, электронууд ба позитронууд - EPA өргөлтөөс.

Орост наиб. протон (мөн ионик) мочевин (70 GeV) нь Протино хотод (Москва мужийн Серпуховын ойролцоо) ажилладаг. Түүний доор 21 км периметр бүхий хурдатгал, хадгалах төв (UC) барих ажил эхэлсэн. Энэ нь 3 ТеВ хүртэл протон ба антипротоныг хурдасгах зорилготой юм. Олон улсын хамтарсан цөмийн судалгааны хүрээлэн (JINR, Дубна, Москва муж) протоныг 9 ГэВ, фототрон ба хэт дамжуулагч хэт авианы ионууд болох 6 GeV / нуклон энерги рүү ионыг хурдасгадаг нуклотроныг ажиллуулдаг.

Инь-онолын хувьд. ба туршилт. Физик (ITEP, Москва) протон синхрон нь протоныг 9 ГэВ-ийн энерги болгон хурдасгадаг.

Фазын хэлбэлзэл…. Өмнө дурьдсанчлан, резонансын хэт авианы долгионы үед хурдассан хэсгүүдийн цацраг нь өөрөө баглаа болгон хуваагддаг. Төв. боодлын тоосонцор нь хурдацтай цоорхойг (Y циклд) эсвэл дараагийн хурдасгасан цоорхойд (Y шугаман дээр) орж ирэв. Ийм тоосонцор гэж нэрлэдэг. тэнцүү. Доктор хурдатгалын явц дахь бөөмийн хэсгүүд тэнцвэрт байдалд оршино, заримдаа үүнээс өмнө урагшилна. Эдгээр чичиргээ гэж нэрлэдэг. үе шат. Тэдгээр нь тэнцвэрт бөөмийн энерги болон импульстай харьцуулахад хурдатгалын тоосонцор дахь энерги болон моментийн хэлбэлзэл дагалддаг.

Фазын хөдөлгөөнийг шугаман Y хэлбэрээр авч үзье. Энгийн хувьд бид хурдасгасан цоорхой нь маш богино тул бөөмс бараг тэр дороо дамжина. Тэнцвэрт байдлаас илүү тодорхой хэсгүүдийг хожим ялгаа руу гарга. Үүнийг барьж эхлэхийн тулд цоорхойг даван гарахад илүү их энерги авах ёстой. Эсрэг тохиолдолд тэнцвэр байдлаас илүү эрт ялгаа гарч ирсэн бөөм нь бага энерги авах ёстой.

Инжирд. 7 синусын муруй нь цаг хугацаа өөрчлөгдөх эрч хүчийг дүрсэлсэн байдаг Э. HF талбарыг хурдасгах. Тасархай шугам нь хурцадмал байдлыг тэмдэглэнэ, ирмэгүүд нь тэнцвэрийн хэсгүүд дамжих мөчид байх ёстой бөгөөд ингэснээр цаг хугацааны дараагийн цоорхойд хүрнэ. Өөрчлөлтийн үе бүрт Э. Ийм хоёр цэг байна: FROM ба Д.…. Гэхдээ зөвхөн С цэг дээр хөдөлгөөн тогтвортой байгааг харахад хялбар байдаг. Зөвхөн энэ үед талбайн хүч нэмэгдэж, өмнөх мөчид буурдаг.

Зураг. 7. Автотоплах зарчмыг хэлэлцэх.

Бөөмийн уртын хөдөлгөөнийг нарийвчлан шинжилж үзэхэд хангалттай далайцтай HF чичирхийллийн үед үргэлж тогтвортой фазын хөдөлгөөнтэй бүс байдаг - энэ тохиолдолд C. цэгийн эргэн тойронд байрлах бүсийг энэ мэдэгдлийг нэрлэнэ. зарчим автофатинг хийх.

Цикл хурдатгалын үед энерги нь зөвхөн бөөмсийн хурднаас төдийгүй өмнөх хурдатгалын цоорхойноос нөгөө рүү шилжих замын уртаас хамаардаг (хэрэв тэдгээр нь хэд хэдэн байвал), мөн траекторын периметрээс хамаарна. Коэффициентийг танилцуулъя. тойрог замын уртасгах.

хаана байна Л. - тойрог замын периметр, r- бөөмийн момент. АНУ дахь эргэлтэнд бөөмс зарцуулсан цаг хугацааны өөрчлөлт нь түүний импульсаас хамаардаг бөгөөд f-давхаргаас тодорхойлогддог

бөөмийн g-Lorentz коэффициент, шугаман Y. a \u003d 0, цэг тогтвортой байна FROM…. Цикл дэх Y. at С цэг тогтвортой, ба цэг Д.…. Эдгээр цэгүүд байрлах газруудыг өөрчилдөг энерги нь харьцаатай тохирч байна

гэдэг байсан. Шүүмжлэлийн энерги (Англи уран зохиол дээр - шилжилтийн энерги). Энэ үед хурдасгах хүчдэлийн үе шатыг нэг "синхрон цэг" -ээс нөгөө рүү шилжүүлэх ёстой. Шүүмжлэлд ойртох үед. Фазын хэлбэлзлийн давтамжийн энерги (мөчлөгт U. тэдгээрийг ихэвчлэн радиаль фаз гэж нэрлэдэг) буурч, баглаа боодлын фазын хэмжээ огцом буурч, момент дотор (мөн энергиэр) хэсгүүдийн тархалт нэмэгддэг. Эгзэгтэй үе шатанд шилжих мөчид. энерги нь задралын нөлөөг нэмэгдүүлдэг. тогтворгүй байдлын нэг төрөл. U.-ийн дизайны онцлогоос хамааран a - чухал ач холбогдолтой. энерги нь үйл ажиллагааны энергийн хүрээн дотор эсвэл гадна байрлаж болно.

Роллын тогтвортой байдлын асуудал. Бетатроны шилжилт…. Бөгж хэлбэртэй том хэмжээтэй хэт авианы үед тоосонцор нь хурдатгалын үед хэдэн зуун мянган эсвэл бүр хэдэн сая км замыг туулдаг. In хуримтлуулах болно. Ийм аргаар хэд хэдэн системийг. илүү их хэмжээний захиалга, жижиг U-д - хэд хэдэн. вакуум танхимын диаметртэй харьцуулахад үргэлж маш том хэмжээтэй байдаг тул огтлолын хөндлөн хэмжигдэхүүн нь ихэвчлэн арван хэдэн см-ээс хэтрэхгүй байдаг.Тамхины ханан дээр тоосонцор мөргөлдөх нь тэдний алдагдалд хүргэдэг. Тиймээс хурдатгал нь зөвхөн анхааралтай тооцоолсон, гүйцэтгэсэн фокусын системээр л боломжтой юм.

Хурдасгасан бөөмийн энергийн ямар ч утгын хувьд (фазын тербеллийн тогтвортой байдлын бүсэд) хэт авиан дахь хаалттай (тогтвортой) тойрог зам байдаг. У.-ын вакуум танхимд байх тул бөөмүүд энэ тойрог замд ойртож, энэ талаар гаргадаг бетатроны шилжилт Эдгээр тербеллийн давтамжууд фазын хэлбэлзлийн давтамжаас ихээхэн давж гардаг тул бетатроны хэлбэлзлийг судлахад хурдатгалын хэсгүүдийн энерги болон хаалттай тойрог замын байрлалыг тогтмол гэж үздэг.

Онолын хувьд. Бетатроны хэлбэлзлийг харгалзан "фазын хавтгайд" хурдацтай тоосонцор байрладаг хэсгүүдийг ихэвчлэн судалж үздэг. r, p r) болон (z, p z), хаана р ба я - бөөмийн хэвтээ ба босоо координат ( r \u003d R - R байна 0, хаана R- бөөмийн радиус, R 0 бол тэнцвэрийн траекторийн радиус), a p r ба p z- түүний импульсийн харгалзах бүрэлдэхүүн хэсэг. Хөдөлгөөнгүй байдалд эдгээр газрууд нь эллипс хэлбэртэй байдаг. Дагуу Лиувиллийн теорем, хөдлөх үед талбайн утга өөрчлөгддөггүй. Хурдасгах явцад хэсгүүд нь олон тооны хөндлөн гардаг. магнийн нэгдмэл бус байдал. ба цахилгаан. талбайнууд. Энэ тохиолдолд фазын орон зайд цацраг идэвхжсэн бүс нь нарийн төвөгтэй хэлбэрийг олж авах боломжтой бөгөөд ингэснээр эффект болно. талбайн хэмжээ - тодорхойлсон эллипсийн талбайн хэмжээ нэмэгддэг. W.-ийг сайтар тохируулснаар ийм өсөлт ажиглагддаггүй. Хэвтээ ба босоо хөдөлгөөнүүдийн хоорондох холболтыг байрлуулсан тохиолдолд тус бүрийг хадгалаагүй боловч дөрвөн хэмжээст орон зайд цацрагийг эзэлсэн хэмжээ ( р, z, p r, p z).

Практик Энэ нь ихэвчлэн фазын хэсэгт биш харин хавтгайд цацраг туяагаар хүрээлэгдсэн бүс юм. р, q р), (я, q я) хаана q р ба q янь тэнцвэрийн тойрог замд чигжсэн бөөмийн хурдны өнцөг юм. Эдгээр газруудыг нэрлэдэг. хэвтээ (эсвэл радиаль) ба босоо (эсвэл тэнхлэг) м) эмитцүүд туяа e р ба э я…. Импульсээс өнцгөөр шилжих шилжилтийг ф-лами өгдөг

хаана байна r- импульсийн уртааш бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд энэ нь бараг бүрэн импульстэй давхцдаг; r 0 \u003d mc…. Лиувиллийн теоремоос харахад хөдөлгөөний интеграл нь хэмжигдэхүүн юм pэ р ба pэ я эсвэл тус тусын bge р ба bge я, хөх тариа гэж нэрлэдэг. n o r m a l and z o v ба m ба e m and t n s ба m i.

Энэ нь хурдатгалын үед хэвийн дамжуулалт өөрчлөгдөхгүй байхад ердийн дамжуулалт e р ба э я 1 / bg болж буурна. Хөндлөнгийн хөндлөн хэмжигдэхүүнийг дагуу бууруулна.

Аливаа U-ийн хамгийн чухал шинж чанар бол түүний аксептан s - naib юм. дамжуулалт, U-д U. алдагдалгүйгээр дамждаг. Хурдасгасан туяаны өндөр эрч хүчийг зөвхөн АНУ-д хангалттай хэмжээгээр хүлээн авах боломжтой.

Вакуум камерын өгөгдсөн хэмжээсүүдээр U-ийн хүлээн авах хэмжээ хамгийн их хэмжээтэй пропорциональ байна. өнцөг, энэ нь тэнцвэрийн тойрог замаар хэсгүүдийн траекторат байж болох ба бетатроны хэлбэлзлийн долгионы урвуутай урвуу хамааралтай байна. U-ийн босоо болон хэвтээ хүлээн авалт нь хувьсах тутамд бетатроны хэлбэлзлийн тоотой пропорциональ байна Q r ба А z-rye-ийн тул өсгөх нь зүйтэй юм. Одоо байгаа бүх В. Q r ба А z бие биентэйгээ ойрхон байдаг. Хэрэв хоёулаа 1-ээс бага бол фокусыг дуудна. l ба b-ийн тухай i (m i gk-ийн тухай d), ба -аас дээш (f e s t th) -ээс дээш бол.

Бүхэл тоо ба хагас бүхэл тоо Q r ба А z хориотой. Бүхэлдээ А ширхэгүүд магн болж буцдаг. бетатроны шилжилтийн ижил үе шатанд элементүүд, талбайн алдааны нөлөөллийг нэмж, резонансын осцилляцийн бий болгох үйл явц үүсдэг (гадаад резонанс). Бүхэл тоон утгын эргэн тойронд хориотой давтамжийн бүсүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хэлбэлзлийн хэмжээ хэдийгээр хязгаарлагдмал боловч жишээлбэл хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй том хэмжээтэй болдог. вакуум танхимын хэмжээнээс давсан байна.

Хагас бүхэл тоо Q r ба А z нь магнийн градиентийн жигд бус байдлаас үүдэлтэй параметр ба резонансын хэлбэлзэл гарч ирснээс болж хориотой. талбайнууд. Зарим АНУ-д, ялангуяа хадгалах төхөөрөмжүүдэд илүү өндөр захиалга тусгагдсан байдаг.

Циклээр. U нь тоосонцорыг төвлөрүүлэхийн тулд хөндлөн соронз ашиглана. талбайнууд. Зэрэгцээ удирдамжийн талбарт зөвхөн хэвтээ чиглэлд, босоо чиглэлд анхаарлаа төвлөрүүлдэггүй ( А z \u003d 0) Энэ үр дүнг ойлгоход хялбар бөгөөд тоосонцор нь жигд (босоо) соронзоор хөдлөхөд анхаарах болно. талбар ( B r \u003d 0, B z \u003d const) Лоренцын хүчүүд нь z бүрэлдэхүүнгүй бөгөөд хэсгүүд нь анхны утгыг хадгалдаг. тэнхлэгийн хурд. Тэнхлэгийн чиглэлд шаардлагатай хүч нь зөвхөн магнийн радиаль бүрэлдэхүүн байгаа үед л үүсдэг. талбайнууд.

Соронзон тохируулга талбар нь туйлны хэсгүүдийн хэлбэрээс хамаарна. Инжирд. 8 ( а) болон 8 ( б) эргэлтийн дүрсийн хэлбэртэй (тэнхлэгийн тухай) шон хэсгүүдийг дүрсэлсэн болно я). Инжирд. 8 ( ба) нь жигд босоо талбар үүсгэдэг хавтгай туйлуудыг харуулдаг бөгөөд ийм талбарууд нь тэнхлэгийн төвлөрлийг бий болгодоггүй. Инжирд. 8 ( б) нь туйлуудын хооронд үүссэн талбайн зургийг дүрсэлж, захын хэсэгт тэлдэг. Энэ тохиолдолд Лоренц хүч нь төвлөрсөн (төв хавтгайд буцаж ирдэг) тэнхлэгийн бүрэлдэхүүн хэсгийг олж авдаг. Гэсэн хэдий ч тэнхлэгийн фокусын харагдах байдал нь радиаль суларч байгаатай холбоотой байдаг: захын хэсэгт шилжсэн хэсгүүд нь илүү сул тал руу ордог тул тэнцвэрийн траекторид илүү удаан эргэж ирдэг.

Зураг. 8. ба- нэгэн төрлийн талбарт соронзон хүч; б- талбайн соронзон хүч нь захын зүг рүү буурдаг.

Шугаман Y-д анхаарлаа төвлөрүүлэх асуудал нь чухал боловч цагирган Y-тэй адил чухал биш боловч шугаман Y дахь бөөмсийн зам урт, хурдтай хэсгүүд нь аль хэдийн дамжсан талбайн цооролт руу буцдаггүй.

Цикл дэх U, магн. систем to-rykh нь азимутал тэгш хэмийг агуулдаг, хүчин төгөлдөр f-la

Радиалын нэгэн зэрэг тогтвортой байдал ба тэнхлэг Энэ тохиолдолд бетатроны хэлбэлзлийг зөвхөн анхаарлаа төвлөрүүлэх үед л боломжтой байдаг (харна уу). Хурдасгуур дахь тоосонцорыг төвлөрүүлдэгХүчтэй төвлөрөлтэй тул z хэсэгт төвлөрч, анхаарлаа төвлөрүүлдэг р, хэвтээ чиглэлд төвлөрч, босоо координатын дагуу чиглэсэн чиглэлээр солигддог. Дагах үед. ийм талбайн байршил, магнийн градиентыг зөв сонгох. соронзон орны талбар ба геометрийн хувьд систем нь бүхэлдээ анхаарлаа төвлөрүүлдэг тул бетатрон давтамжийн утга хоёулаа нэгдмэл байдлаас давж гардаг.

Хүчтэй фокус бүхий хэт авиан шинжилгээнд квадруполын соронзыг ашигладаг. эсвэл цахилгаан. талбайн (эрчимжсэн бөөмийн энерги багатай үед). Инжирд. ес ( ба) нь дөрвөлжин магнаг дүрсэлсэн. Босоо фокус (z-тэнхлэг) ба радиаль фокусыг бий болгодог линз р магн. талбар. Вакуум танхим нь түүний туйлуудын хооронд линзийн тэнхлэгийн дагуу байрладаг (зураг дээр харуулаагүй болно). Эерэг цэнэглэгдсэн хэсгүүд уншигчийн зүг "нисдэг". Ийм дөрвөн ширхэг, түүн дээр ажилладаг Лоренцын хүчийг цэг, сумаар дүрсэлсэн байдаг. Радиусын дагуу анхаарлаа төвлөрүүлэхэд (мөн анхаарлаа төвлөрүүлээрэй) я) линзний магн. туйлууд Н. ба С газруудыг солих. Бөгжний толгойд тэргүүлэх соронз үүсгэдэг соронзон орны. талбай, линзний хооронд байрладаг. Тэдгээр нь жигд z чиглэлтэй соронз үүсгэдэг. талбар. Зарим U. соронзон хосолсон функцтэй байдаг. Тэдний магн. талбар нь дипол (чиглүүлэгч талбар) ба квадруполын бүрэлдэхүүнийг хоёуланг нь агуулдаг (Зураг 9, б).

Rx байна. ес. ба- дөрвөлсөн соронзон линз; б- хосолсон функц бүхий соронзон блок.

Шугаман U.-ийн хөндлөн фокусын хувьд цахилгаан соронзоныг ашиглаж болно. тоосонцорыг хурдасгадаг долгион. Гэсэн хэдий ч ердийн давалгаанд Э.Тогтвортой фазын хөдөлгөөнтэй тохирох цэгүүд нь хөндлөн чичиргээнд тогтворгүй, эсрэгээр өөрчлөгддөг. Энэ бэрхшээлийг даван туулахын тулд фокусын ээлжлэн фазыг ашиглаж болно (цэгүүд) FROM ба Д. инжир. 7 бие биенээ дараалан сольж болно) эсвэл цахилгаан азимутын тэгш хэмээс татгалзах. хөндий дэх талбайнууд (квадруполын HF-ийн фокус). Гэхдээ ихэнхдээ хөндлөн фокусын хувьд тусгай бүтээсэн квадруполын талбаруудыг ашигладаг. магн. линз. 80-аад оноос хойш. ийм линз үйлдвэрлэхэд уг бичлэгийг ашиглаж эхлэв. соронз (SmCo хайлш).

Эрчимжүүлсэнтэй холбоотой үр нөлөө…. Цацрагийн гаднах биетэй харилцан үйлчлэлээс үүссэн резонансуудаас гадна. цацраг ихтэй үед талбарууд ялзралын үүрэг гүйцэтгэдэг. туяа тоосонцорыг бие биетэйгээ, вакуум танхимын элементүүд болон хурдасгах системийн элементүүдтэй, хүрээлэн буй орчинд мөргөлдөх туяа, бие биенийхээ цацраг идэвхт үйлдлүүдтэй холбоотой тогтворгүй байдал. Наиб. Эдгээр эффектүүдийн дунд хамгийн энгийн нь бетатроны чичирхийллийн давтамжийн Coulomb шилжилт юм. Цахилгаан. цацрагийн талбар нь гаднах тоосонцорыг зах руу чиглүүлж, баганы төв хэсгүүдэд үйлчилдэггүй. Үүний үр дүнд цацраг дахь хэсгүүдийн бетатроны шилжилтийн давтамж нь туяа таталцлын төвийн шилжилтийн давтамжаас ялгаатай болж эхэлдэг. Хэрэв энэ ялгаа нь хамгийн ойрын хориотой утгуудын хоорондох зайгаас давсан тохиолдолд А, дараа нь Y-ийн ямар ч тохиргоонд дамжуулж байгаа хэсэг нь зайлшгүй алдагдах болно. Электростатик. хэсгүүдийн зэвүүн хариу үйлдэл нь цацрагийн фазын хэлбэлзэлд нөлөөлдөг (ялангуяа энэ нь "сөрөг массын" үр дүнд хүргэдэг).

Хурдасгасан тоосонцор туяа нь түүний электростатиктай харилцан үйлчилдэг. вакуум камерт байрлуулсан дүрс ба түүний дотор байрлах объектууд (хурдасгасан станцуудын резонаторууд, хэмжих хэрэгслийн мэдрэгч, вакуум системийн хэсэг ба оролт гэх мэт). Энэ тохиолдолд бөөмс бүрт нөлөөлж буй хүч нь пропорциональ байна. тэнцвэрийн траекторит ба түүний шугаман нягтралтай харьцуулахад камер дахь цацрагийн шилжилт. Энэ харилцан үйлчлэлийн үр дүнд цахилгаан соронзон үүсдэг. эдгээр хэсгүүд нь өдөөгдсөн хэсэг рүү буцаж ирэхэд талбайн дүр төрхийг бий болгосон талбайнууд ("толгой - x in c t" -ийн нөлөө) ба тэдгээрийн хэсгүүдэд нөлөөлдөг. Энэ харилцан үйлчлэл нь цацрагийн тогтвортой байдлыг алдахад хүргэдэг олон тооны нөлөөллийг бий болгодог. Өмнө дурьдсан "толгойн сүүл" эффектээс гадна эсэргүүцэл, тогтворгүй байдал байж болно (камерын дагуу гүйж буй цацрагийн цахилгаан дүрстэй харьцах, Тасалгааны хананы эцсийн дамжуулалтын улмаас үе үе тасардаг), богино долгионы тогтворгүй байдал (өндөр давтамжтайгаар өдөөж болох объектуудтай харьцах гэх мэт).

Цацраг туяа хурдасгах (мөргөлчид)…. Мөргөлдөөний үр дүнд шинэ тоосонцор үүсэх үед энерги нь төрсөн бөөмийн үлдсэн энергитэй тэнцүү буюу түүнээс их байх ёстой. хэдэн зуун меВ, заримдаа хэдэн арван GeV. Ийм их хэмжээний энерги гарснаар зөвхөн химийн ач холбогдол алдаж чадахгүй байна. зорилтот хэсгийг бүрдүүлдэг бөөмүүдийн холбоо, гэхдээ бас цөм дэх нуклонууд хоорондоо холбоо тогтдог тул нэг нуклон эсвэл бүр цөмийг бүрдүүлдэг ганц биетэй мөргөлдөөн үүсдэг. T. n. хуримтлагдсан үйл явц, хөх тариа зэргийг нэгэн зэрэг авч үзэж болно. хурдассан бөөмийг хоёр ба хэд хэдэн зүйлтэй мөргөлдөх. нуклонууд нь шинжлэх ухааны сонирхолтой боловч өндөр энерги нь маш ховор ажиглагддаг.

Дээр дурдсанчлан, тоосонцор дахь тоосонцор мөргөлдөх үед хурдасгасан үед хуримтлагдсан бүх энерги нь бодит хурдтай протоныг суурийн зорилтот цөмтэй мөргөлдөхөд энэ энергийн зөвхөн хэсгийг л ашигладаг. Тиймээс, үйлдвэрлэх Ж/ у-мезон, протоны энерги бусад энергиэс 3.7 дахин их байх ёстой Ж/ у-мезон, Z 0 -boson үүсгэх нь 50 дахин их энерги шаарддаг. Хөдөлгөөнгүй зорилтот хэсэгт хүнд тоосонцор үүсэх нь сүйрэлд хүргэдэг тул коллагчид дээр очих шаардлагатай болдог. Коллекторуудад бөөмүүд нэг цагирган дээр (бөөм ба antiparticles), эсвэл огтлолцсон хоёр цагирган дээр бие биен рүүгээ чиглэж болно.

Аккумулятортой ажиллах техник. мөргөлдөх туяа хөдөлдөг цагиргууд нь маш нарийн төвөгтэй байдаг. Цаг тутамд тохиолддог цөмийн урвалын тоо нь туяа хэт их ховордсонтой холбоотойгоор суурин зорилтот түвшнээс хэдэн мянган дахин бага байдаг. Коллайдеруудын үр ашгийг ихэвчлэн тодорхойлдог гэрэлтэх байдал , т. Энэ нь эффектийг үржүүлэх шаардлагатай тоо юм. нэгж хугацааны туршид ийм урвалын тоог олж авахын тулд судлагдсан урвалын хөндлөн огтлол. Гэрэлтүүлэгч пропорциональ байна мөргөлдөж буй цацрагийн эрчим ба урвуу пропорциональ бүтээгдэхүүн. дам нурууны хөндлөн огтлол (хэрэв тэнцүү байвал). Мөргөлдөх туяа нь олон хэсгүүдийг агуулсан байх ёстой бөгөөд фазын орон зайд бага хэмжээний эзэлдэг. Синхротрон цацрагийн улмаас электрон ба позитрон цацрагийн фазын эзлэхүүнийг хөргөх талаар дээр дурдсан. Үүний зэрэгцээ протон цацрагийн фазын хэмжээ хурдатгалаар зөвхөн 1-р буурдаг / R, энэ нь бүрэн хангалтгүй юм. Антипротон цацрагийн эзэлхүүн нь үүсгэх явцад маш их хэмжээтэй болж, хожим нь буурдаг, учир нь антипротонууд өндөр энерги (хэд хэдэн GeV) үүсдэг. Тиймээс мөргөлдөхөөс өмнө антипротон цацраг хуримтлагдаж, хөргөнө, өөрөөр хэлбэл фазын орон зайд шахагдсан байх ёстой.

Хүнд тоосонцорыг (протон, антипротон, ион) хөргөх хоёр арга байдаг - электрон ба стохастик. Хөргөлттэй цацрагууд нь нийтлэг хэсэгт нисэж буй "хүйтэн" электронууд цацраг идэвхт тоосонцортой харилцан адилхан, ижил хэмжээтэй байх үед электрон хөргөлт үүсдэг. хурд. (Цацрагийн хэмжилтийг түүний цацрагийг хөдөлгөж буй координатын системээр хэмжигддэг хэсгүүдийн дундаж энергийг нэрлэдэг.)

Статик хөргөлт нь нэгэн зэрэг хөргөсөн хэсгүүдийн тоо тийм ч их биш юм. Хэрэв төхөөрөмж дотор туяа координатыг хэмждэг ганц ширхэг байдаг бол түүний хазайлтыг мэдрэгчээр хэмжиж дараа нь залруулагчаар засч залруулж болно. Хэрэв дотор нь хэмжвэл. төхөөрөмжүүд нь хэд хэдэн байх болно. тоосонцор, мэдрэгч нь тэдний цахилгаан байрлалд хариу үйлдэл үзүүлдэг. таталцлын төв бөгөөд ямар ч залруулга байдаггүй, гэхдээ чичиргээг зогсоох Н. төхөөрөмжийн тоосонцорыг нэгээр нь засдаг Н. параметрүүд). Зэвүүн. хөргөлт нь аажмаар явагддаг бөгөөд олон тооны хувьсгал шаарддаг.

Цахилгаан хөргөлт нь бага цацраг идэвхит энерги дээр илүү үр дүнтэй байдаг бол ширхэгийн тоо хэт их биш тохиолдолд стохастик хөргөлт илүү үр дүнтэй байдаг гэдгийг анхаарна уу.

Хурдасгуурыг хөгжүүлэх хэтийн төлөв…. Будах зориулалттай томоохон хурдасгагч төслүүдийн дунд бүтээн байгуулалт, барилга угсралтын ажил, үйлчилгээ аль хэдийн орсон байгаа тул дараахь зүйлийг жагсаах боломжтой.

Орос улсад (Троицк, Москва муж) 600 МВ-ын энерги бүхий "мезон үйлдвэр" байгуулах ажил дуусч байна. одоогийн 70 мкА. 1993 онд тэрээр аль хэдийн 430 МэВ-ийн энерги агуулсан цацраг гаргаж иржээ. Изотоп үйлдвэрлэхэд энерги нь 160 МВ, дундажтай протон цацраг ашиглана. одоогийн 100 мкА. Pro-tvino-д протоныг 3 TeV хүртэл хурдасгах зориулалттай хурдасгагч хадгалах цогцолбор (UNK) баригдаж байна. UNK нь периметрийн дагуу 21 км газар доорх туннелд байрладаг. Импульсийн эрч хүч 5 байна. 10 12 байна.

ХБНГУ-ын (Гамбург) протоны (820 ГэВ) электрон ба позитрон (30 ГэВ) -тэй харилцан үйлчлэлийг судлах мөргөлдөгч (HERA) төхөөрөмжийг ашиглалтад оруулав. Дизайн гэрэлтүүлэг ~ 2. 10 31 см -2. -1тэй. Протон синхротрон нь хэт хүч чадалтай соронз агуулдаг бол электрон синхрон нь энгийн соронзыг агуулдаг (синхронрон цацрагийн алдагдлыг нэмэгдүүлэхгүйн тулд). Энэхүү U.-ийг тоноглох, түүн дээр тавих ажилд янз бүрийн орны 37 институт оролцож байна.

Германд 250x250 GeV (1-р хувилбар) эсвэл 500x500 GeV (2-р хувилбар) хэсгүүдийн энерги бүхий DESY шугаман колллерийн төслийг боловсруулж байна. Том Хадрон Коллайдер (LHC) -ийн угсармал цагираг электрон-позитрон U (LEP) -ийн хонгилд CERN (Швейцарь) -ээс эхэлнэ. Протон (2x7 TeV), протон ба электронууд, протон ба ионуудын (хар тугалга, 1148 TeV) мөргөлдөөнийг судлах боломжтой болно.

Нуклеотрон (Дубна, Орос) дээр хүнд ионууд хурдасгана. 1977 оноос хойш Дубна дахь протон синхротрон дээр. нүүрстөрөгч хүртэлх ионууд (4.2 ГэВ / нуклон, 1992 оноос - 6 ГэВ / нуклон хүртэл).

Аргон хүртэлх ионууд (1.15 ГэВ / нуклон хүртэл) Саклай (Франц) дахь "Санчир" дээр В. SPS хурдасгуур (CERN) нь хүчилтөрөгч ба хүхрийн ионыг 200 ГэВ / нуклон хүртэл хурдасгаж чаддаг.

АНУ-д, Наиб. 2х20 Тв энерги бүхий томоохон цахилгаан дамжуулагч суперколидер (SSC). Энэхүү хурдасгуурыг барих ажил хойшлогдлоо.

ОУ-д. хурдасгуурын хороо нь цаашдаа хөгжингүй орнуудын хамтын хүчин чармайлт шаардагдах томоохон төслүүдийг авч үзэж байна. Ийм менежментийн тодорхой төсөл хараахан тогтоогдоогүй байна. Одоо хэрэгжиж байгаа болон боловсруулсан бүх төсөл нь сайн мэддэг, батлагдсан зарчмууд дээр суурилдаг. Дээр дурдсан хурдатгалын шинэ аргууд нь амжилтанд хүрвэл эдгээр төлөвлөгөөг бүрэн өөрчилж чадна.

Хурдасгуур ашиглах…. Шинжлэх ухааны U-аас гадна практик байдаг. өргөдөл. Тиймээс шугаман U.-ийг бүтээхэд ашигладаг нейтрон үүсгүүр цацрагийн хувьд материалыг турших, цөмийн түлш үйлдвэрлэх электрон цөмийн арга, хяналттай инерцийн термоядрилийн хайлшаар бага бага цэнэгтэй ионыг хурдасгах зэрэг асуудлыг идэвхтэй хэлэлцэж байна. Лома Линда (АНУ) -д мэргэшсэн барилгын ажил эхэлжээ цацраг туяа эмчилгээнд зориулсан протон синхротрон бүхий цогцолбор. Үүнтэй төстэй төслийг Орос улсад авч үзэж байна.

Гэрэл .: Коломенский А.А., Лебедев А.Н., Цикл хурдасгуурын онол, М., 1962; Валднер О.А., Власов А.Д., Шалнов А.В., Шугаман хурдасгуур, М., 1969; Брук Г., Цэнэглэгдсэн тоосонцорын цикл хурдасгуур, транс. франц хэлнээс., М., 1970; Комар Е.Г., Хурдасгах технологийн үндэс, М., 1975; Шугаман ион хурдасгуур, ed. B.P.Murin, t 1-2, M., 1978; Бахрушин Ю.П., Анатский А.И., Шугаман индукцийн хурдасгуур, М., 1978; Лебедев А. Н., Шалнов А. В., Физик, технологийн үндэслэл, 3-р боть, М., 1981; Москалев В.А., Бетатронс, М., 1981; Капчинский И.М., Шугаман резонансын хурдасгуурын онол, Москва, 1982 он. Л. Л. Гольддин.

Сахилга батаар

"Орчин үеийн байгалийн ухааны тухай ойлголт"

"сэдвээр Хэсэгчилсэн хурдасгуур "

1. Танилцуулга ………………………………………………………… .3

2. Цэнэглэгдсэн тоосонцорыг орчин үеийн хурдасгагч .................. 4

3. Элементүүдийг судлах шинжлэх ухааны төвүүд ................. 7

4. Циклийн хурдасгуур .................. 15

5. Лазер хурдасгуурыг зодох .................. 16

6. Дүгнэлт ………………………………………………………… ..20

7. Ашигласан зохиолын жагсаалт .................. 21

Оршил

Одоогийн байдлаар цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур нь шинжлэх ухаан, технологид өргөн хэрэглэгддэг. Өндөр энерги бүхий цэнэглэгдсэн бөөмсийн (протон, электрон, antiparticles, бусад атомын цөм) цацраг үүсгэдэг төхөөрөмж - хэдэн арван кэВ (103 эВ) -ээс хэдэн TeV (10 12 эВ) хүртэл. …. Технологийн хувьд ийм хурдасгуур нь изотопыг олж авах, материалын гадаргууг хатууруулах, шинэ материал үйлдвэрлэх, цахилгаан соронзон цацрагийн эх үүсвэр (богино долгионоос рентген цацраг хүртэл), анагаах ухаанд өргөн хэрэглэгддэг. Гэсэн хэдий ч урьдын адил цөмийн физик ба өндөр энерги физик нь хурдасгуур ашиглах үндсэн чиглэлүүдийн нэг юм. Орчин үеийн цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур нь материк, энерги, орон зай, цаг хугацааг судалж буй физикчдэд мэдээллийн гол эх үүсвэр юм. Өнөө үед мэдэгдэж байгаа элементүүдийн дийлэнх хэсэг нь дэлхий дээр гардаггүй бөгөөд хурдасгуураар олж авдаг. Энэ нь хурдасгуур технологийг хөгжүүлэх гол түлхэц болох, хамгийн түрүүнд цэнэглэгдсэн тоосонцорыг эрчим хүчийг нэмэгдүүлэх элементийн бөөмийн физикийн хэрэгцээ юм.

Цэнэглэгдсэн тоосонцорыг орчин үеийн хурдасгуур.

Орчин үеийн өндөр эрчим хүчний физикэд хоёр төрлийн хурдасгуур ашигладаг. Хурдасгагч туршилтын уламжлалт схем нь дараахь байдлаар байна: цэнэглэгдсэн бөөмсийн туяа нь хамгийн их энерги руу хурдасгаж, дараа нь олон элементийн тоосонцор үүссэн хэсгүүдтэй мөргөлдөх замаар суурин зорилтот чиглэлд чиглүүлдэг. Төрсөн бөөмийн параметрүүдийг хэмжих нь орчин үеийн элементийн хэсгүүдийн онолыг турших (эсвэл бий болгох) шаардлагатай туршилтын хамгийн баялаг мэдээллээр хангаж өгдөг. Урвалын үр ашгийг массын системийн төвд зорилтот мөргөлдөж буй бөөмийн энерги тодорхойлдог. Харьцангуйн онолын дагуу суурин зорилтот болон ижил төстэй масстай мөргөлдөх тоосонцор, урвалын энерги

Энд E бол зорилтот хэсэгт бөөмийн ослын энерги, m 0 нь түүний масс, c нь гэрлийн хурд юм. Ийнхүү 1000 ГэВ энергиэр хурдассан протоныг суурин зорилтот мөргөлдөөнд дөнгөж 42 ГэВ энерги зарцуулж, урвалын үр дүнд үүссэн бөөмүүдийн кинетик энерги зарцуулагдана.

XX зууны 60-аад оны сүүлчээр санал болгосон цэнэглэгдсэн бөөмүүдийн (электрон ба позитрон, протон ба антипротон г.м.) мөргөлдөх үед урвал явагдаж байгаа цацраг туяа (мөргөлдөгч) дээр хурдасгагч нь урвалын энергид ихээхэн ашиг өгдөг. Коллайдер дээр урвалын энерги нь мөргөлдөж буй бөөмийн энергийн нийлбэртэй тэнцүү байна

E 1 + E 2, өөрөөр хэлбэл хэсгүүдийн энерги тэнцүү байх үед ашиг нь 2E / m 0 c 2 байна. Мэдээжийн хэрэг, хоёр ховор цацрагийн тоосонцор нь бие биентэйгээ харьцангуй бага, нягт зорилтот хурдтай тулгардаг тул мөргөлдөгчийн үр ашиг нь тогтмол зорилтот хурдасгагчтай харьцуулахад доогуур байдаг. Гэсэн хэдий ч өндөр энерги бүхий физикийн гол чиг хандлага нь илүү өндөр энерги рүү шилжих явдал бөгөөд өнөө үед хамгийн том хурдасгуурууд нь рекорд энерги хүрэхийн тулд мөргөлдөөний тоог золиосолж байдаг.

Орчин үеийн цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуур нь дэлхийн хамгийн том туршилтын байгууламж бөгөөд хурдасгуур дахь бөөмийн энерги нь түүний хэмжээтэй шугаман хамааралтай байдаг. Тиймээс Стэнфордын их сургуулийн (АНУ) 50 GeV SLC шугаман электрон хурдасгуур нь 3 км урт, 900 GeV Tevatron протон синхротроны периметрийг Ферми (Батавиа, АНУ) нь 6.3 км бөгөөд Серпухов дахь баригдаж буй бөгжний урт нь эрчим хүч 3 TeV-т зориулагдсан UNK хурдасгуур хадгалах цогцолборыг Женевийн Европын Цөмийн Судалгааны Байгууллагын (CERN) 27 км хурдатгал туннел дээр барьж байна.

Хурдасгуурын хэмжээ байнга нэмэгдэж байгаа нь бие махбодийн шинж чанар, санхүүгийн зардлын зохистой тэнцвэрт байдлын хязгаарт хүрсэн бөгөөд энэ нь хурдасгуур барих ажлыг үндэсний асуудал болгож байна. Цэвэр инженерийн шийдлүүд ч өөрсдийнхөө хязгаарт ойрхон байна гэж бид хэлж чадна. Хурдасгуурын технологийн цаашдын дэвшил нь хурдасгуурыг илүү нягтралтай, хямд үнээр бий болгох шинэ хандлага, физик шийдлийг хайж олохтой холбоотой байх нь ойлгомжтой. Сүүлийнх нь бас чухал ач холбогдолтой, учир нь орчин үеийн хурдасгууруудын эрчим хүчний хэрэглээ нь жижиг хотын цахилгаан хэрэглээтэй ойролцоо байдаг. Хэрэглээний хурдасгуур шинжлэх ухаан нь орчин үеийн физикийн хувьд сонирхолтой бөгөөд туйлын чухал асуудал үүсгэдэг. Зөв зохистой шийдлийг олохын тулд радиофизик, плазмын физик, квант электроник, хатуу төлөвт физикийн шинэ дэвшилтэд шилжих шаардлагатай байна.

Хамгийн ирээдүйтэй зүйл бол бөөмийн хурдатгалын хурдыг нэмэгдүүлэх арга замыг хайх явдал юм. Орчин үеийн хурдасгууруудад тоосонцорын хурдатгалын хэмжээг вакуум системд үүсгэж болох цахилгаан эрчим хүчний талбайн хамгийн их эрчимээр хязгаарладаг. Өнөөдөр энэ утга 50 MV / m-ээс хэтрэхгүй байна. Илүү хүчтэй талбайнуудад цахилгаан тасрах үзэгдлүүд нь резонаторын ханан дээр гарч, талбайн энергийг шингээж, тоосонцорыг хурдасгахаас сэргийлдэг плазма үүсдэг. Үнэндээ зөвшөөрөгдөх өндөр давтамжийн талбайн хэмжээ нь түүний долгионы уртаас хамаарна. Орчин үеийн хурдасгуурууд нь долгионы урт нь 10 см-ээс их байдаг цахилгаан талбаруудыг ашигладаг.Жишээлбэл, 1 см долгионы уртад шилжих нь зөвшөөрөгдөх цахилгаан талбайн хэмжээг хэд хэдэн удаа нэмэгдүүлж улмаар хурдатгалын хэмжээг багасгах болно. Мэдээжийн хэрэг, энэ давуу талыг ухамсарлахын тулд хэдэн зуун мВт-ын хүчээр импульсийн хугацааг 100 нс-ээс богино байх чадвартай хэт хүчтэй цацрагийн эх үүсвэрийг бий болгох шаардлагатай. Энэ бол шинжлэх ухаан, техникийн томоохон асуудал бөгөөд дэлхийн олон судалгааны төвүүд шийдвэрлэж байгаа юм.

Өөр нэг боломжит арга бол уламжлалт вакуум долгионы резонансын системээс татгалзах, цэнэглэгдсэн тоосонцорыг хурдасгахын тулд лазер цацрагийг ашиглах явдал юм. Орчин үеийн лазеруудын тусламжтайгаар богино долгионы муж дахь хязгаарлалтын талбайнуудаас хамаагүй өндөр эрчимтэй цахилгаан талбарыг бий болгох боломжтой юм. Гэсэн хэдий ч вакуумд лазерын цацрагийг шууд ашиглах нь вакуум дахь гэрлийн хурд нь бөөмийн хурднаас үргэлж их байдаг тул цэнэглэгдсэн тоосонцорыг давалгааны резонансын Черенковтой харьцуулах боломжгүй юм. Сүүлийн жилүүдэд хий, плазм дахь цэнэглэгдсэн тоосонцорыг хурдасгах аргыг идэвхтэй судалж ирсэн бөгөөд үүнээс гадна материалыг ионжуулах, плазм үүсэх нь хүчтэй цахилгаан талбайнуудад явагддаг тул эцсийн эцэст бид цэнэглэгдсэн тоосонцорыг эрчимтэй лазер цацраг туяагаар хурдасгах тухай ярьж байна.

Элементүүдийг судлах шинжлэх ухааны төвүүд

Өндөр эрчим хүчний физикийн хүрээлэн (IHEP)

Тус хүрээлэнг байгуулах үндэс нь дэлхийн хамгийн том (1972 он хүртэл) цагираган протон синхротрон болох Москвагийн ойролцоох Серпухов хотын ойролцоо орших Протвино хотод барилгын ажил байв. Энэхүү шинжлэх ухааны төвд цуглуулсан туршилтын өвөрмөц арга нь эрдэмтдэд материйн бүтцийн гүнд нэвтрэн орж, хүн төрөлхтөнд үл мэдэгдэх хязгаарлагдмал олон янзын, нууцлаг ертөнцийн хууль тогтоомжийг ойлгож, ил гаргах боломжийг олгодог.

Хурдасгуурыг 1967 оны 10-р сард эхлүүлсэн. Энэхүү хурдасгуурт эхлээд протонууд хийн ялгарлын үр дүнд үүсдэг бөгөөд дараа нь тэдгээр нь трансформаторын өндөр хүчдэлийн импульсийн цахилгаан талбараар эрчимжиж, 760 кВ энерги болгон шугаман хурдасгуур - инжектор руу ордог бөгөөд тэдгээр нь 100 МВ-ын энерги рүү урьдчилж хурдасдаг бөгөөд дараа нь гол цагирагт ордог. хурдасгуур. Үүн дээр протонууд аль хэдийн 76 ГэВ-ийн энерги рүү хурдасдаг. Нэг хурдасгуурын импульсийн протонуудын тоо 3 · 10 12 байна. Импульсийн давталт 7 секунд тутамд тохиолддог. Хурдасгагч нь 472 м-ийн диаметртэй бөгөөд цахилгаан соронзон жин нь 20 мянган тонн бөгөөд хурдасгуурын хэрэглэсэн хүч 100 МВт болно. Хурдасгагч нь физик судалгаа хийхэд жилд 3000 - 4,000 цаг ажилладаг.

Шинжлэх ухааны төв нь нэгэн далантай бөгөөд түүний доор хурдасгасан цагираг, туршилтын танхим бий. IHEP дахь туршилтыг хурдасгуурын дотоод зорилт ба олборлосон бөөмсийн цацраг дээр хоёуланд нь хийдэг.

Энэ нь зөвхөн энергийг өөрчлөхгүйгээр бөөмийг гажуудуулж, хэсгүүд нь хөдөлж буй тойрог замыг байрлуулна.

Хурдасгуурыг үндсэндээ хоёр том бүлэгт хувааж болно. үүнийг шугаман хурдасгуур, бөөмсийн цацраг нэг удаа хурдацтай цоорхойгоор дамждаг ба цикл хурдасгуур, дам нуруу нь тойрог гэх мэт хаалттай муруйгаар хөдөлж, хурдасгасан цоорхойг олон удаа дамжуулдаг. Түүнчлэн хурдасгуурыг зориулалтаар нь ангилах боломжтой: мөргөлдөгчид, нейтрон эх үүсвэр, өдөөгч, синхротрон цацрагийн эх үүсвэр, хорт хавдрын эмчилгээний байгууламж, үйлдвэрлэлийн хурдасгуур.

Хурдасгуурын загвар

Өндөр хүчдэлийн хурдасгуур (шууд үйлдэл хурдасгагч)

Үндсэн нийтлэл: Өндөр хүчдэлийн хурдасгуур

Цахилгаан талбараар үүссэн цэнэглэгдсэн тоосонцорын хурдатгал (электрон), бүхэл бүтэн хэсгүүдийн хурдатгалын туршид тогтмол эсвэл сул дорой байдаг. V.U-ийн чухал давуу тал. бусад төрлийн хурдатгалуудтай харьцуулахад тогтмол, цаг хугацааны хувьд жигд цахилгаан талбайд хурдассан бөөмийн энерги бага тархалтыг олж авах боломж юм. Энэ төрлийн хурдасгуур нь өндөр үр ашигтай (95% хүртэл), өндөр хүчин чадалтай (500 кВт ба түүнээс дээш) байгууламжийг бий болгох боломжоор тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь хурдасгуурыг үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглахад маш чухал юм.

Электростатик хурдасгуур

Бодлогын хувьд хамгийн энгийн шугаман хурдасгуур. Тоосонцор нь тогтмол цахилгаан талбараар хурдасч, хурдасгах электродууд байрладаг вакуум танхимын дагуу шулуун чиглэлд хөдөлдөг.

Төрөл бүрийн:

• Van de Graaff хурдасгуур. диэлектрик соронзон хальсаар цэнэгийг механик дамжуулалт дээр үндэслэсэн ван де Граф генератор. Хамгийн их цахилгаан хүчдэл ~ 20MV-ийн хамгийн их тоосонцор энергийг ~ 20MeV гэж тодорхойлдог.
• Cascade хурдасгуур. Хурдасгасан хүчдэлийг диодын үржүүлэгч хэлхээний дагуу бага гүйдлийн хүчдэл болгон хувиргаж ~ 5 МВ-ийн тогтмол хурдасгасан өндөр хүчдэл үүсгэдэг.

Бага энерги бүхий цахилгаан шугаман хурдасгуурыг ихэвчлэн олон төрлийн электроакуум төхөөрөмж (катод туяа хоолой, кинескоп, рентген хоолой гэх мэт) ашигладаг.

Циклотрон

Циклотрон төхөөрөмж. 1 - бөөмс ирэх газар, 2 - тэдгээрийн хөдөлгөөний чиглэл, 3 - электрод, 4 - ээлжлэн хүчдэлийн эх үүсвэр. Соронзон орон нь зургийн хавтгайд перпендикуляр чиглүүлнэ.

Циклотроны цаана байгаа санаа нь энгийн зүйл юм. Хоёр хагас дугуй хөндий электрод хооронд. дээл, ээлжлэн цахилгаан хүчдэл хэрэглэнэ. Буудсыг тогтмол соронзон орон үүсгэдэг цахилгаан соронзон туйлуудын хооронд байрлуулна. Соронзон орны тойрог дээр эргэлддэг бөөм нь хувьсгал бүрт дээлүүдийн хоорондын зай дахь цахилгаан орон хурдасдаг. Үүний тулд дээл дээрх хүчдэлийн туйлын өөрчлөлтийн давтамж нь бөөмийн хувьсах давтамжтай тэнцүү байх шаардлагатай. Өөрөөр хэлбэл циклотрон юм резонансын хурдасгуур…. Эрчим хүч нэмэгдэх тусам хувьсгал болгонд бөөмийн чиглэлийн радиус нь дээснээс цааш гарах хүртэл нэмэгдэх нь тодорхой юм.

Циклотрон бол циклийн хурдасгууруудын нэг юм. Энэ нь анх Лоуренсын зохион бүтээсэн бөгөөд жилдээ Нобелийн шагнал хүртсэн юм. Өнөөг хүртэл циклотрон нь хүнд тоосонцорыг харьцангуй бага энерги болгон 50 МэВ / нуклон хүртэл хурдасгахад ашигладаг.

Бетатрон

Өөр нэг нэр: индукцийн хурдасгуур. Циклийн хурдасгуур нь бөөмсийн тойрог замаар орших соронзон урсгалын өөрчлөлтөөс үүдэлтэй эргэлтийн цахилгаан талбараар өдөөгддөг бөөмийн хурдасгуур юм. Хөндлөнгийн цахилгаан талбарыг үүсгэхийн тулд цөмийн соронзон орон зайг өөрчлөх шаардлагатай байдаг бөгөөд хэт цахилгаан гүйдэлгүй машин дахь соронзон орон нь ихэвчлэн төмрийн ханасан нөлөөгөөр ~ 20 кГ-ийн түвшинд хязгаарлагддаг тул бетатроны хамгийн их энергийн дээд хязгаар үүсдэг. Бетатроныг ихэвчлэн электроныг 10-100 МэВ-ийн энерги болгон хурдасгахад ашигладаг (бетатрон дахь хамгийн их энерги нь 300 МэВ).

Бетатроныг анх энэ жил Wideröe компани боловсруулж, бүтээсэн боловч тэр эхлүүлсэнгүй. Эхний найдвартай ажилладаг бетатроныг зөвхөн Д.В.Керст жилүүдэд л бүтээсэн. АНУ-д.

Микротрон

Үндсэн нийтлэл: Микротрон

Энэ нь бас хувьсах хурдны хурдасгуур юм. Циклотронтой адил чиглүүлэгч соронзон орон ба хурдацтай хүчдэлийн давтамж бүхий резонансын цикл хурдасгагч. Микротроны санаа нь хувьсгал тус бүрт хурдатгалын үр дүнд олж авсан бөөмийн хувьсгалын хугацааг нэмэгдүүлж, хурдатгалын хүчдэлийн тербеллийн хугацааг хэд дахин нэмэгдүүлэх явдал юм.

Phazotron (synchrocyclotron)

Циклотроноос үндсэн ялгаа нь хурдатгалын үед өөрчлөгддөг цахилгаан талбайн давтамж юм. Энэ нь автофазын улмаас циклотроны хязгаарлалтын утгатай харьцуулахад хурдасгасан ионуудын хамгийн их энергийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. Фасотрон дахь энерги нь 600-700 МэВ хүрдэг.

Синхрофасотрон

Тогтмол тэнцвэртэй тойрог замын урттай цикл хурдасгуур. Хурдасгах үед бөөмүүд ижил тойрог замд байхын тулд чиглүүлэгч соронзон орон ба цахилгаан эрчим хүчний талбайн давтамж өөрчлөгдөнө. Ихэнх орчин үеийн цикл хурдасгагч нь синхрофасотроныг ихээхэн анхаардаг. Хэт хэтрелативтив электронуудын хувьд хувьсгалын давтамж нь хурдатгалын үед бараг өөрчлөгддөггүй бөгөөд синхротроныг ашигладаг.

Синхротрон

Цахилгаан тойрог замын урт ба тогтмол давтамжтай, харин өөрчлөгдөж буй жолоодлогын соронзон орон бүхий циклийн хурдасгуур.

Үнэгүй электрон лазер (FEL)

Үндсэн нийтлэл: Үнэгүй электрон лазер

Рентген туяаны цацрагийн тусгай эх үүсвэр.

Шугаман хурдасгуур

Түүнчлэн ихэвчлэн linac гэж нэрлэдэг (LINear ACcelerator-ийн хувьд богино). Тоосонцор нэг удаа нисдэг хурдасгуур. Шугаман хурдасгуурыг ихэвчлэн электрон буу эсвэл ионы эх үүсвэрээс авсан бөөмийн анхан шатны хурдатгалыг ихэвчлэн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч бүрэн эрчим хүчний шугаман коллайдер хийх санаа нь бас шинэ зүйл биш юм. Линксийн гол давуу тал нь хэт жижиг ялгаа авах, цацрагийн энергийн алдагдал байхгүй байгаа нь бөөмийн энергийн дөрөвдэх хүч (!) -Тэй тэнцүү хэмжээгээр ургадаг.

Collider

Энэ нь мөргөлдөх туяа хурдасгагч юм. Цэвэр туршилтын суурилуулалт, түүний зорилго нь өндөр энерги бүхий хэсгүүдийн мөргөлдөөний үйл явцыг судлах явдал юм.

Програм

• Ариутгах (хоол хүнс, эмнэлгийн хэрэгслийг ариутгах зорилгоор).
• Анагаах ухаан (онкологийн өвчний эмчилгээ, радио оношлогоо).
• Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн үйлдвэрлэл (хольцыг шахах).
• Цацрагийн гажиг илрүүлэх.
• Полимеруудын цацраг хоорондын холболт.
• Утааны болон бохир усны цацрагийг цэвэрлэх.

мөн үзнэ үү

• Хэсэгчилсэн мэдрэгч

Холбоосууд

• Коломенский Д.Д., Лебедев А.Н. Цикл хурдатгалын онол. Москва: Физматгиз, 1962 он.
• А.Чао, М.Тигнер, Хурдасгуурын физик, инженерийн гарын авлага, 1999 он.
• Б.С. Ишханов, I.M. Капитонов, E.I. Кабин, Туршилт (Вэб Нийтлэл)
• Түүх, ангилал, үйл ажиллагааны зарчим, орчин үеийн хурдасгууруудын үндсэн төрлүүд

Викимедиа сан. 2010 он.

• Холдерийн байдал
• Хэсэгчилсэн хурдасгуур

Бусад толь бичигт "Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийг хурдасгагч" гэж юу болохыг үзнэ үү.

ТӨЛӨВЛӨГӨӨГИЙН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ - цэнэгийг хурдасгахад үйлчилдэг суурилуулалт. тоосонцорыг өндөр энерги болгон. Ердийн хэрэглээнд хурдасгуур (U.) гэж нэрлэдэг. МеВ-ээс дээш энерги үүсгэх хэсгүүдийг хурдасгах зориулалттай суурилуулалт. Рекорд өндөр протон теватрон нь 940 ... Физик нэвтэрхий толь бичиг

Бөөмийн хурдасгуур - Өндөр энерги бүхий цэнэглэгдсэн тоосонцор (электрон, протон, атомын цөм, ион) -ийг олж авах төхөөрөмж. Хурдатгал нь цахилгаан цэнэгийн тусламжтайгаар бөөмийн энергийг өөрчилж чаддаг цахилгаан талбар ашиглан хийгддэг. Соронзон ... ЗХУ-ын агуу нэвтэрхий толь бичиг

ТӨЛӨВЛӨГӨӨГИЙН ТӨЛӨВЛӨГӨӨ - чиглэл хүлээн авах суурилуулалт. электронууд, протонууд, альфа тоосонцорууд эсвэл ионууд нь хэдэн зуун кэВ-ээс хэдэн зуун ГэВ хүртэл энерги үүсгэдэг. U.Z онд. h. хурдасгасан цэнэг. тоосонцор нь энергиээ нэмэгдүүлж, цахилгаан хэлбэрээр хөдөлдөг. талбар (статик, индуктив эсвэл ... ... Том нэвтэрхий толь бичиг Политехникийн толь бичиг

ГОСТ 22491-87: Цэнэглэгдсэн тоосонцор хурдасгагч. Нэр томъёо ба тодорхойлолтууд Нэр томьёо ГОСТ 22491 87: Бөөмийн хурдасгуур. Нэр томъёо, тодорхойлолт эх баримт: 14. Бетатрон нь хэвийсэн 15. Бетоныг резонансын соронзон орны индукцийн хурдасгуурын тогтмол бүрэлдэхүүнтэй ... ...

ГОСТ 4.477-87: Бүтээгдэхүүний чанарын үзүүлэлтүүдийн систем. Аж үйлдвэрийн цэнэглэгдсэн тоосонцор хурдасгуур. Шалгуур үзүүлэлтүүдийн нэршил Нэр томьёо ГОСТ 4.477 87: Бүтээгдэхүүний чанарын үзүүлэлтүүдийн систем. Аж үйлдвэрийн цэнэглэгдсэн тоосонцор хурдасгуур. Шалгуур үзүүлэлтүүдийн номенклатурын эх баримт: 3. Суурь түүвэр Хурдасгагчдын бүлгээс сонгогдсон хурдасгуур бол хамгийн ... Норматив ба техникийн баримт бичгийн нэр томъёоны тайлбар толь бичиг

Хэсэгчилсэн хурдасгуур - АНУ-ын Fermilab хурдасгуур төвийн зураг. Теватрон (арын цагираг) ба цагираг инжектор Цэнэглэгдсэн тоосонцор үйлдвэрлэх төхөөрөмжүүдийн цэнэглэгдсэн тоосонцор хурдасгагч анги (анхан шатны ... Wikipedia

хурдасгуур (цэнэглэгдсэн хэсгүүд) - цэнэглэгдсэн бөөмийн кинетик энергийг нэмэгдүүлэх зорилготой электрофизик төхөөрөмж. Тэмдэглэл Хурдасгагч үед бөөмийн энерги 0.1 МэВ-ээс их хэмжээгээр нэмэгддэг гэж үздэг. [GOST R 52103 2003] Сэдэвчилсэн хурдасгуур ...

цэнэглэгдсэн бөөмийн хошуу - Цэнэглэгдсэн тоосонцорыг үе шаттайгаар бүлэглэх төхөөрөмж. [GOST R 52103 2003] Сэдэвчилсэн тоосонцор хурдасгагч сэдвүүд EN цэнэглэгдсэн тоосонцор хошуу ... Техникийн орчуулагчийн гарын авлага