Циклотрон - резонанс цикличен ускорител тежки частици (протони, йони), работещ при Magn постоянна във времето. поле и при постоянна (но промяната на преход от йон на йон) Електрически висока честота ускоряване. област. Необходимо е да се прави разлика между конвенционалните Ts в к-ryh индукция магнит. полето е независима от азимут и азимута вариант на Ts с магнезий. поле, иначе известни като изохронна циклотрон.
Първият проект е предложен от С. Е. Лорънс (Е. Lauwrence) през 1932 г., и в същото време той е в състояние да получи поток от деутерони с енергия до 6 MeV и ток 25 микроампера.
Схема Ts устройство, показано на фиг. 1: а - б и вертикалните цепки хоризонтално. Магнус. поле в пространството между два полюса е развълнуван от бобините 3, чрез притежавани до пост пропуснат. Електротехника. ток. Тази разлика е високо-вакуумна камера 4. Преместването в тази камера, частиците се движат от една Ди (електрод възбужда от RF напрежение) на другата, и след това отново в първата и т. Г. ускоряване електрически. поле действа само на частиците, докато те се движат от Dee Dee. По това време, областта трябва да има правилната посока и е достатъчно силно (резонанс ускорение).
Фиг. 1. Схема циклотрон: А - страничен изглед; б изглед отгоре на 1-ярема на електромагнита; 2-полюсен електромагнит; 3 - бобина вълнуваща магнитно поле В; 4 - вакуумната камера; 5 - ускоряване електроди (Dees).
Разглеждане на движение на частици във вакуумна камера С в отсъствие на ускоряващо напрежение. Траекториите на частици, които се движат по азимут, в гредата. вертикална магнит. област има форма близка до хоризонтална кръгове. Изисква се за такова движение на център-стремето. ускорение създава силата на Лоренц.
За частици, които се движат в U. следните отношения:
където В -induktsiya магнит. област, с - скоростта на светлината. Зе - заряд на частиците, г - радиусът на пътя, m0 - почивка масата на частицата, р - пулс, w - неговият референтен честота в Ts г - това релативистично фактор.
Формули (1) и (2) показват, че гредата. Честотата на индуциране на лечение нерелативистичните частици Ts е независимо от тяхната енергия и импулс е пропорционален на радиуса на траекторията. Следователно, траекторията на ускорените частици не са кръгове, спирали и развиване. Честотата на полето за ускоряване е постоянна и е равна на (или множество от) честотата на въртене на частиците във вакуум камера.
Неизменност на магнезий. поле и честотата на ускоряващо напрежение позволи непрекъснат режим на ускорение: докато някои частици се движат по вътр. спирални серпентини, останалите са в средата на пътя, и още други само започват да се движат (частици се инжектират във вакуумната камера в близост до центъра Ts); радиус инжектиране зависи от импулсно ING да придобие частици в йонния източник или по пътя от източника на Дий.
На ускорени частици запълват спирална пътека не е изцяло. Заетостта са само тези части от нея, притежавани до съответстват на частици, които влизат в игра към ускоряване електрически посока. поле HF. Следователно, ускорено лъч частиците се разделя на поредица от последователни групи от частици (гроздове, см. Усукващата).
Ако това означава. ускорение на частици се случва, когато релативистично увеличаване на масата (г> 1). курс Лечение частица започва да пада, и те излизат от синхрон с областта ускоряване. В този случай режимът на частиците ускорение променя тяхната za.medleniem и допълнително ускорението става невъзможно. Този ефект може да се избегне с увеличаване на енергията (масата) на частиците, т.е.. Д. С увеличаване радиус на орбитата, да се увеличи поле индукция В. Въпреки това, с Ts azimuthally симетричен поле това води до появата на нестабилността на вертикално движение на ускорените частици.
При стационарно движение на всяко отклонение от параметрите на движение на частиците на равновесие на ценности трябва да бъде придружено от появата на ефекти на тези параметри са склонни да се върне в равновесие, така че частиците се колебаят около равновесните им стойности. За да се различава стабилността на напречни трептения (трептения височина и радиално) и стабилността на надлъжно движение (радиална фаза трептения) на.
Може да се покаже, че azimuthally симетричен поле вертикално движение е стабилна само ако индукция магнита. не увеличава поле, но намалява с радиус. Обикновено тази област и е създал. Сгъваеми релативистичната увеличаване на масата, този ефект налага допълване. ограничение на макс. енергията на ускорените частици. В Ц. използва за ускоряване на протони, максималната постижима енергия се намира в района на 30 MeV.
Увеличаване на енергия, за да може да се постигне-Rui частици ускорени по два начина Ts. Може да се дозира с постоянството на честотата на ускоряващо напрежение, това намаляване, като обменният курс попада частици. Тези ускорители се наричат. synchrocyclotron Ако време, вариращо честота става невъзможно режим ускорение описано по-горе, когато съпътстващи частиците на газта, в различни етапи от процеса на ускорение. Честотата на ускоряване областта при това отговаря на ускорение на едно или група с близко разположени гроздове. Т. о. увеличаване на максималните постижими енергийни частици в synchrocyclotron се дължи на значително намаляване на интензитета.
Друг начин за постигане на максимум. енергия е да се избегне по азимут симетрията на магнита. област. В такива частици ускорители редуване напречни части-ryh поле с увеличаване радиус увеличава и намалява. С подходящи избор на параметрите на вертикалната стабилност е резултат на това движение, дори и с увеличаване на радиус от ср индукция Mag. област. Ускорители са построени на този принцип се нарича. изохронни и изохронни Ts Ц. работят в пощата. честотата на полето за ускоряване и по този начин възможност за доставяне на високи токове на ускорени частици. Азимутна вариант на магнезий. област, в комбинация с радиална изисква магнезий. полюси на сложна форма. Първи изохронни Ц. обикновено са съставени от няколко. сектори или снабдена с спираловидните хребети.
Ext. Предвид един от модерните Ц. е работил в Института за ядрени изследвания, е представена на фиг. 2. Той може да ускори протони и йони (до неонови включително). На вътр. обръщане на спирала протон енергия от 35 MeV на. Cp. протон лъч 30 TKA. Ускорено мощност лъч е
1 кВт. Магнус. Ц. иго тежи 300 тона и теглото на намотки за възбуждане
70 m, с диаметър на магнита. полюси 150 см, консумирани от електрическата мрежа
180 кВт. Размери Ц. август 13 m 2 в план и 4,5 м височина.
Фиг. 2. Външен вид циклотрон институт yadernyhissledovany 35 MeV за протони.
Свързани статии