Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Абрамов А.И. -> "Основы экспериментальных методов ядерной физики" -> 26

Основы экспериментальных методов ядерной физики - Абрамов А.И.

Абрамов А.И. , Казанский Ю.А., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики — М.: Атомиздат , 1977. — 528 c.
Скачать (прямая ссылка): osnoviexperementalnihmetodovyader1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 232 >> Следующая


Наиболее старый и отработанный ускоритель этого типа — циклотрон, в котором период изменения ВЧ-напряжения постоянен,

61 а магнитное поле не меняется по азимуту. В циклотронах ускоряются тяжелые частицы: протоны, дейтоны, а-частицы и в последнее время в больших циклотронах — тяжелые ионы.

Ток ускоренных протонов и дейтонов, которые направляются на мишень, расположенную внутри вакуумной камеры циклотрона, достигает единиц миллиампер и ограничивается в основном термостойкостью мишени и условиями теплосъема с нее. Ток многозаряд-Hbix ионов меньше и определяется возможностями ионного источника. При выводе пучка из вакуумной камеры циклотрона возникают многочисленные технические трудности и обычно ток выведенного пучка составляет 10—20 % внутреннего пучка. В большинстве циклотронов энергия частиц, выведенных из вакуумной камеры, не изменяется. Энергетический разброс в пучке ускоренных частиц около 1—2%. При необходимости этот разброс можно уменьшить, но при потере интенсивности пучка.

Важнейший недостаток циклотрона —• это существование предельной энергии, обусловленной релятивистским ростом массы частицы при ускорении и, как следствие, увеличением периода ее вращения в слабоспадающем по р'адиусу магнитном поле*. Так как частота ускоряющего напряжения постоянна, то нарушается синхронизм между частотой вращения и частотой поля [см. (3.2)] и ускорение прекращается. В классических циклотронах, у которых поле не меняется по азимуту, предельная энергия для протонов 20— 25 Мэв, для а-частиц 40—45 Мэв.

Синхроциклотрон является модификацией обычного циклотрона.Принципиально от циклотрона синхроциклотрон отличается тем, что в нем частота ускоряющего напряжения не остается постоянной, а падает в процессе ускорения синхронно с уменьшением частоты вращения частицы. В обычном циклотроне одновременно на разных расстояниях от центра вакуумной камеры находятся сгустки ускоряемых частиц. Энергия частиц в каждом сгустке определяется расстоянием сгустка от центра камеры. В синхроциклотроне переменная частота ускоряющего напряжения совпадает с частотой вращения лишь небольшой группы частиц, и только эта группа и ускоряется. Синхроциклотрон работает в импульсном режиме с частотой повторения циклов, равной частоте модуляции высокого напряжения. Длительность отдельного импульса порядка сотен микросекунд. Вследствие этого ток ускоренных частиц синхроциклотрона в сотни и тысячи раз меньше, чем у циклотрона. Ток протонов внутри вакуумной камеры не превосходит 2—3 мка\ наружу выводится лишь несколько процентов внутреннего тока.

Энергия частиц, выведенных из вакуумной камеры наружу, имеет для каждого синхроциклотрона одно значение. Энергетический разброс частиц в пучке меньше процента. В подавляющем боль-

* В циклических ускорителях с постоянным по азимуту магнитным полем для устойчивого движения частицы необходимо, чтобы поле уменьшалось с ростом радиуса.

т шинстве работакщих синхроциклотронов (а их в мире несколько десятков) ускоряются протоны, однако внутренняя мишень может служить источником мезонов. С помсщью таких ускорителей можно получать протоны, дейтоны и а-частицы с энергиями в сотни мегаэлектронвольт, причем верхняя граница достижимых энергий определяется экономическими соображениями, так как стоимость ускорителя растет быстрее, чем квадрат энергии ускоренных частиц. Для протонов верхний предел равен 800—1000 Мэв.

В последнее время синхроциклотроны с мишенью из тяжелого металла начинают испольговать как интенсивные источники нейтронов для спектрометрии нейтронов по времени пролета.

Увеличить предельную энергию ускоренных частиц в циклотроне можно не только изменением частоты ускоряющего напряжения, а введением азимутального градиента магнитного поля при сохранении постоянства частоты. Такая идея используется в циклотронах с азимутальной вариацией магнитного поля или, как их еще называют, в изохронных циклотронах. Чтобы сохранить синхронизм между частотой ускоряющего поля и частотой вращения частицы, масса которой ео время ускорения растет, необходимо увеличивать магнитное поле вдоль радиуса [см. (3.2)]. Однако при движении частицы в таком поле на нее в вертикальной плоскости буд>т действовать дефокусирующие силы. Избежать этого можно, если магнитное поле по азимуту изменять по определенному закону.

Основное преимущество изохронных циклотронов перед ускорителями других типов на энергию в десятки и сотни мегаэлектронвольт заключается в большей (на 2—3 порядка) интенсивности пучков частиц, внутреннего и выведенного из вакуумной камеры. Ток протонов с энергией в сотню мегаэлектронвольт может достигать единиц миллиампер. В изохронных циклотронах ускоряют не только протоны, но и ионы с отношением заряда к массе z/M ^ 0,2. Как правило, в действующих и строящихся изохронных циклотронах предусматривается изменение энергии частиц в выведенном пучке в значительных пределах (в десять и более раз).

Ни в классическом циклотроне, ни в изохронном циклотроне, ни в синхроциклотроне нельзя ускорять электроны, поскольку их масса растет при ускорении настолько быстро, что условие резонанса нарушается уже при энергиях в доли мегаэлектронвольт, т. е. при однократном прохождении ускоряющего промежутка. Электроны можно ускорять в микротроне, который представляет собой циклический резонансный ускоритель. Магнитное поле в нем не меняется по азимуту и радиусу и постоянно ео времени, частота ускоряющего напряжения постоянна. Синхронизм между частотой вргщения частицы и частотой ускоряющего напряжения обеспечивается таким значением амплитуды и частоты ускоряющего напряжения, при котором полная энергия частицы за оборот изменяется так, что ее период обращения возрастает на величину AT, кратную периоду ускоряющего напряжения, соответственно возрастает и радиус траектории
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 232 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed