Дуант

Cтраница 3

Дуанты циклотрона.| Электромагнит большого циклотрона без ускорительной камеры. [31]

Напряженность электрического поля внутри дуантов равна нулю, и ионы, образованные источником, находящимся вблизи центра циклотрона, и ускоренные электрическим полем, движутся под влиянием магнитного поля по круговым орбитам. [32]

Эффективный радиус СВЧ-электродов ( дуантов) циклотрона равен 53 см. Генератор работает на частоте 12 Мгц. [33]

Для образования ионов внутри дуантов обычно применяются два метода. [34]

Посредине камеры, вне дуантов, помещается накаливаемая проволока. [35]

Видна конструкция камеры и дуантов. [36]

Циклотрон состоит из двух металлических дуантов М и N ( рис. 14.13), которые представляют собой две половины полого цилиндра небольшой высоты, разделенные узкой щелью. Дуанты помещаются в плоскую замкнутую камеру А, в которой создан глубокий вакуум. Вместе с камерой дуанты размещаются между полюсами сильного электромагнита. На дуанты от генератора подается переменное напряжение, ускоряющее в зазорах между ними заряженные частицы, например протоны, источник которых помещен внутри циклотрона. Магнитное поле, перпендикулярное к основаниям дуантов, отклоняет частицы, заставляя их двигаться по криволинейным траекториям, представляющим собой полуокружности возрастающих радиусов. [37]

Амплитуда разности потенциалов между дуантами сравнительно невелика - порядка десятков ( максимум сотен) тысяч вольт. Перпендикулярно плоскостям крышек дуантов, а следовательно перпендикулярно электрическому полю, создается сильное однородное магнитное поле. [38]

Прежде всего щель между дуантами действует наподобие обычной электрической линзы. Часть поля от дуанта, из которого выходит частица, до плоскости симметрии оказывает, как видно непосредственно из фиг. Если бы скорость частицы была в обеих половинах поля одной и той же, та эти эффекты взаимно бы уничтожились. Но так как частица при переходе от одного дуанта к другому ускоряется, то под действием второй, дефокусирующей половины поля она находится более короткое время. Вследствие этого вся щель действует так же, как слабая электрическая собирательная линза. [39]

Попав в зазор между дуантами, ион ускоряется электрическим полем и попадает внутрь одного из дуантов. Под действием силы Лоренца его траектория искривляется и, описав окружность 00lt ион снова попадает в зазор между дуантами. К этому моменту направление электрического поля изменяется на обратное и ион, получив новое ускорение в зазоре, влетает во второй дуант, в котором тоже описывает полуокружность, но уже большего радиуса, поскольку скорость его увеличилась. Таким образом, с каждым оборотом скорость иона, а значит, и энергия возрастают. Для того чтобы каждый раз, попав в зазор, ион испытывал ускорение, а не торможение, необходимо обеспечить синхронизм между частотой обращения иона и частотой электрического поля. Это оказалось возможным, поскольку период его обращения остается постоянным, несмотря на то что скорость иона возрастает. [40]

Постоянство времени обращения в дуантах лежало в основе устройства циклотрона. Однако это постоянство сохраняется лишь при таких энергиях ионов, для которых соответствующая прибавка массы ничтожно мала по сравнению с массой покоя ионов. [41]

Верхняя крышка и один из дуантов сняты, чтобы лучше была видна внутренность камеры. [42]

Циклотрон состой ] из двух металлических дуантов М и N ( рис. 23.9), представляющих собой две половины невысокой тонкостенной цилиндрической коробки, разделенные узкой ше.лыо. Дуанты заключены в плоскую замкнутую камеру / 1, помешенную между полюсами сильного электромагнита. Магнитная индукция В направлена перпендикулярно плоскости чертежа. Дуанты с помощью электродов т и /; присоединены к полюсам электрического генератора, создающего в щели между ними переменное электрическое поле. [43]

В центре, камеры между дуантами устанавливается источник ионов. В те полупериоды переменного тока, когда электрическое поле направлено от дуанта А к дуанту Б, из щели источника вытягиваются положительные ионы. Проходя промежуток между дуантами, ионы приобретают некоторую энергию, зависящую от величины разности потенциалов между дуантами. Замечательной особенностью движения водно-родном магнитном поле является независимость времени обращения от скорости части-ц ы, так как с увеличением скорости частицы увеличивается и радиус круговой траектории частицы. [44]

В результате многократного ускорения между дуантами частицы приобретают энергию, которую они могли бы получить при однократном ускорении полем с разностью потенциалов до 10 миллионов вольт. Частиц со значительно большими энергиями циклотрон дать не может: с ростом скорости частиц увеличивается их масса / ит () / ] / л1 - ( vjc), а, значит, согласно (36.22), увеличивается период Т оборота частиц. В результате синхронность между вращением частицы и переменным ускоряющим напряжением нарушается и дальнейшее ускорение Становится невозможным. [45]

Страницы: 1 2 3 4