к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ
РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА
Глоссарий по физике
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я
Ускорители заряженных частиц
Ускорители заряженных частиц - установки, служащие для ускорения заряж. частиц до высоких энергий. При обычном словоупотреблении ускорителями (У.) наз. установки, рассчитанные на ускорение частиц до энергий более \ МэВ. На рекордном У. протонов - теватроне достигнута энергия 940 ГэВ (Лаборатория им. Ферми, США). Крупнейший ускоритель электронов LEP (ЦЕРН, Швейцария) ускоряет встречные пучки электронов и позитронов до энергии 45 ГэВ (после установки дополнит, ускоряющих устройств энергия может быть увеличена вдвое). У. широко применяются как в науке (генерация элементарных частиц, исследование их свойств и внутр. структуры, получение не встречающихся в природе нуклидов, изучение ядерных реакций, радиобиол., хим. исследования, работы в области физики твёрдого тела и т. д.), так и в прикладных целях (стерилизация медицинской аппаратуры, материалов и др., дефектоскопия, изготовление элементов микроэлектроники, произ-во радиофармакологич. препаратов для медицинской диагностики, лучевая терапия, радиац. технологии в технике - искусств, полимеризация лаков, модификация свойств материалов, напр, резины, изготовление термоусаживающихся труб и др.).
Во всех действующих У. увеличение энергии заряж. частиц происходит под действием внешних продольных (направленных вдоль скорости ускоряемых частиц) электрич. полей. Ведутся поиски способов ускорения с помощью полей, создаваемых другими движущимися частицами или эл--магн. волнами, к-рые возбуждаются или модифицируются самим пучком ускоряемых частиц или др. пучками (коллективные методы ускорения} .Коллективные методы теоретически позволяют резко увеличить темп ускорения (энергию, набираемую на \ м пути) и интенсивность пучков, но пока к серьёзным успехам не привели.
У. включают в себя следующие элементы: источник ускоряемых частиц (электронов, протонов, античастиц); генераторы электрич. или эл--магн. ускоряющих полей; вакуумную камеру, в к-рой движутся частицы в процессе ускорения (в плотной газовой среде ускорение заряж. частиц невозможно из-за их взаимодействия с молекулами газов, заполняющих камеру); устройства, служащие для впуска (инжекции) и выпуска (эжекции) пучка из У.; фокусирующие устройства, обеспечивающие длит, движение частиц без ударов о стенки вакуумной камеры; магниты, искривляющие траектории ускоряемых частиц; устройства для исследования и коррекции положения и конфигурации ускоряемых пучков. В зависимости от особенностей У. один или несколько из перечисленных элементов в них могут отсутствовать.
В целях радиац. безопасности У. окружаются защитными стенами и перекрытиями (биол. защита). Толщина и выбор материала защиты зависят от энергии и интенсивности ускоренных пучков. Ускорители на энергии выше неск. ГэВ в целях безопасности обычно располагают под землёй.
По принципу устройства различают У. прямого действия, или высоковольтные ускорители (ускорение в пост, электрич. поле), индукционные ускорители (ускорение в вихревых электрич. полях, возникающих при изменении магн. индукции) и резонансные У., в к-рых при ускорении используются В Ч эл--магн. поля. Все действующие У. на предельно высокие энергии принадлежат к последнему типу.
Современные У. делятся на два больших класса: линейные ускорители и циклические ускорители. В линейных У. траектории ускоряемых частиц близки к прямым линиям. По всей длине таких У. располагаются ускоряющие станции. Наибольший из работающих линейных У. (электронный У. в Стэнфорде) имеет длину мили (3,05 км). Линейные У. позволяют получить мощные потоки частиц, но при больших энергиях оказываются слишком дорогими. В циклич. У. "ведущее" магн. поле изгибает траектории ускоряемых частиц, свёртывая их в окружности (кольцевые ускорители или синхротроны) или спирали (циклотроны, фазотроны, бетатроны и микротроны} .Такие У. содержат одно или несколько ускоряющих устройств, к к-рым частицы многократно возвращаются в течение ускорит, цикла.
Следует отметить различие между У. лёгких частиц (электронов и позитронов), к-рые обычно наз. электронными У., и У. тяжёлых частиц (протонов и ионов).
Поделитесь с Вашими друзьями: |