|
2.5. Ускорители заряженных частиц
2.5.1. Классификация ускорителей
Ускорителями заряженных частиц называются устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются и управляются пучки высокоэнергетичных заряженных частиц (электронов, протонов, мезонов и т.д.). Ускорители являются основным инструментом исследований в физике элементарных частиц.
Любой ускоритель характеризуется типом ускоряемых частиц, разбросом частиц по энергиям и интенсивностью пучка. Ускорители подразделяются на непрерывные (равномерный во времени пучок) и импульсные (в них частицы ускоряются порциями - импульсами). Последние характеризуются длительностью импульса.
По форме траектории и механизму ускорения частиц ускорители делятся на линейные, циклические и индукционные. В линейных ускорителях траектории движения частиц близки к прямым линиям, в циклических и индукционных траекториями частиц являются окружности или спирали.
Рассмотрим некоторые типы ускорителей заряженных частиц.
2.5.2. Линейные ускорители
1. Линейный ускоритель. Ускорение частиц осуществляется электростатическим полем, создаваемым, высоковольтным генератором (рис. 2.5.1). Заряженная частица проходит поле однократно: заряд q, проходя разность потенциалов φ1 — φ2, приобретает кинетическую энергию K = q(φ1 — φ2). Таким способом частицы ускоряются до ≈ 10 МэВ. Их дальнейшее ускорение с помощью источников постоянного напряжения невозможно из-за утечки зарядов, пробоев и т.д.
2. Линейный резонансный ускоритель. Ускорение заряженных частиц осуществляется переменным электрическим полем сверхвысокой частоты, синхронно изменяющимся с движением частиц. Таким способом протоны ускоряются до энергий порядка десятков мегаэлектронвольт, электроны - до десятков гигаэлектронвольт.
Общий вид линейного ускорителя на бегущей волне приведен на рис. 2.5.2. Заряженные частицы многократно проходят ускоряющий промежуток в двух резонаторах, изображенных на рисунке.
|
