Надо Знать

добавить знаний



Линейный ускоритель



План:


Введение

Рентгенография стали с помощью линейного ускорителя

Линейный ускоритель - установка для ускорения заряженных микрочастиц, в которой траектория движения частицы близка к прямой линии. В отличие от циклических ускорителей, пучок заряженных частиц проходит отрезок ускорения только один раз. Устройство создает ионизирующее излучение с высокой проникающей способностью ( энергия 20 М эВ и более).

Этот метод ускорения частиц был открыт в 1928 году норвежским физиком Рольфом Видерое (Rolf Wider?e).

Линейные ускорители можно разделить на две категории: линейный ускоритель прямого действия и собственно линейный ускоритель.

Известным ускорителем прямого действия является электростатический генератор Ван де Граафа. В нем частицы или ионы ядер ускоряются непосредственно за счет одно-или двукратного прохождения разности потенциалов, достигающая 20 млн вольт. Однако, в таких ускорителях трудно обеспечить энергию частиц более 40-50 М эВ для протонов. Поэтому для достижения еще больших энергий используются собственно линейные ускорители.


1. Принцип действия

Схематическое изображение принципа действия линейного ускорителя

В линейных ускорителях частица многократно ускоряется, пролетая через ряд цилиндрических трубок, присоединенных к электрическому генератора высокой частоты. Для этого обычно используются радиочастотные генераторы. Пучок частиц движется вдоль оси трубок. Внутри каждой трубки электрическое поле равно нулю. Соседние трубки имеют противоположную полярность. Таким образом, ускоряющий поле находится в промежутках между трубками. Частота генератора и размеры трубок подбираются так, чтобы ускоряемые частицы подлетали к следующему промежутка в тот момент, когда полярность трубок меняется на противоположную. Длина рубки l, скорость частицы v и период высокочастотного поля T связаны между собой соотношением l = vT / 2.

В линейных ускорителях частицы могут ускоряться также с помощью электромагнитной волны, распространяющейся внутри цилиндрических полостей (ускорители бегущей волны).

Для достижения больших энергий приходится строить линейные ускорители большей длины. Наибольший линейный ускоритель был построен в Стэнфорде, США. Он работал в период с 1989-1998 гг, имел длину около 3 км и ускорял как электроны, так и позитроны до энергии 50 ГэВ. Для достижения такой энергии частицы проходят сквозь около 80 000 актов ускорения. Этот ускоритель работал в режиме коллайдера, когда пучок электронов с энергией 50 ГэВ сталкивался с пучком позитронов с такой же энергией.


2. Типы линейных ускорителей

3. Области применения

Линейные ускорители имеют широкий спектр применения как для научных целей, так и в практическом использовании.

  • Промышленность - изготовление изотопов химических элементов.
  • Медицина - стерилизация оборудования.
  • Онкология - медицинские линейные ускорители используются как основной элемент радиотерапии и радиохирургии, в качестве источника рентгеновского излучения.
  • Научные исследования в области физики, химии, биологии.

Линейные ускорители используются для создания нейтронных генераторов для радиационного исследования материалов. Идет подготовка электроядерных методов наработки ядерного апльного и ускорения тяжелых малозарядних ионов для управляемого инерционного термоядерного синтеза. Линейные ускорители используются также для предварительного ускорения частиц, перед их вхождением в циклические ускорители.


4. Примеры современных линейных ускорителей

5. Проекты будущих линейных ускорителей

  • ILC, International Linear Collider - проект Международного линейного коллайдера, установки длиной 30 км, в которой будут сталкиваться электроны и позитроны, на скорости близкой к скорости света.

Источники

  • Вальднер О. А., Власов А. Д., Шальнов А. В., Линейные ускорители. М., 1969;
  • Линейные ускорители ионов, под ред. Б. П. Мурина, т. 1-2, М., 1978;
  • Бахрушин Ю. П., Анацкий А. И., Линейные индукционные ускорители, М., 1978;
  • Капчинский И. М., Теория линейных резонансных ускорителей, М., 1982.

См.. также


п ? в ? р Ускорители заряженных частиц
Тип
конструкции
Линейный
Высоковольтный ( Генератор Ван де Граафа, Каскадный, Трансформаторный, Импульсный) ? Индукционный ? Резонансный
Циклический
Бетатрон ? Циклотрон ( Фазотрон ? Изохронный циклотрон) ? Синхротрон ? Синхрофазотрон ? Микротрон
P physics.svg
Назначение
Бустер ? Коллайдер ? Лазер на свободных электронах ? Источник синхротронного излучения ? Источник нейтронов
Крупнейшие
установки
Исторические
Современные
Большой адронный коллайдер ? Протонного суперсинхротрона ? Релятивистский коллайдер тяжелых ионов ? Нуклотрон
Гипотетические
Елоизатрон ? Зеватрон ? Планкатрон ? Фермитрон

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам