Betatron - fizikai enciklopédia
Betatrons - körkörös indukciós gyorsító elektronok, egy rum-részecske energia miatt megnövekedett az örvény elektromos. mező által létrehozott változó mágnes. flux áthatoló részecske pályára.
1922-ben, J. Slepian (J. Slepian) szabadalmaztatott gyorsító örvényképző MAGN. mezőben. 1928-ban P. Wideroe (R. Wideroe) megfogalmazott feltételek fennállását az egyensúlyi pályára, t. E. Adjon pályára. sugara (r. n. WIDERØE állapotban, cm. alább). Azonban, az első fellépő B. jött létre csak 1940-ben D. Kerst (D. Kerst) alapján a kifejlesztett őket (együtt Serber P. (R. Serber)) elmélete elektron mozgás B. és alapos bányászat gyorsító szerkezetet.
Változtatható, középre. búra áramlás létrehoz egy örvényt B. EMF indukciós gyorsító elektronokat. Megtartása a gyorsított elektronok körpályán egyensúly által mester (kontroll) a magnézium. mező megfelelő időben változó, a pillanatnyi r sugara a pályára egy raj húzott t időpontban elektron p impulzussal az azimutális irányban szimmetrikus, mágnes. mező egyenlő:
ahol B (r, t) - MAGN. indukciós mező, e - a mennyisége az elektron töltése. Az egyensúlyi pályára (R = R = const) kell impulzus p változatos időben arányosan a gazdaságban a B mező:. T. a. Momentum változó sebességet úgy határozzuk meg, amelyek intenzitása a gyorsuló elektromos. E téren a pályára, a törvény szerint egyenlő e - mag. indukciós E = (F - MAGN indukciós fluxust a pályára, -CP értéke MAGN mező belsejében a pályáján r sugarú ...). akkor a kapcsolat az egyensúlyi pályára:
Az integráció biztosítja:
Különösen, amikor a szinkron változás HRV (t) és a B (t). a legtöbb könnyen megvalósítható a gyakorlatban, állapot állandó sugarú körpálya formájában:
Ez az állapot [vagy több aktuális állapot (2)] nevezzük. elektrongyorsító állapot WIDERØE állapot vagy „Feltétel 2: 1”.
Részecskék fecskendeznek a gázpedál egyensúlyi sugara lendület, által meghatározott kapcsolatban (1) (m. N. Equilibrium részecske) lesz folyamatos kapcsolatot gyorsulás pályára bejegyzést. sugara. A befecskendezett részecskék másokkal. Nach. impulzus pillanatnyi pályára más lesz, de a folyamat ez felgyorsítja lassan az egyensúly irányába. Meg lehet mutatni, hogy a távolság egyensúlyi arányosan csökken a hátsó.
Az egyensúlyi pályán stabilitás is szükséges, hogy a mágnes. B. állórésztartó elektronok keringeni enyhén sugárirányban alábbhagyott (lásd fókusz részecskék a gázpedált.): Együttható. n bomlási mágnes. mező a sugár mentén által meghatározott kapcsolatban
kell lennie a tartomány: 0 <п <1. (6)
Tény, hogy elkerüljék az építmény a részecskék rezonáns harmonikusok mágnes. . Field et al rezonancia jelenség, meg kell rögzíteni egy merevebb határértékeket; általában n
0.6-0.7. Kötelező recesszió mágnes. mező és azimut egységesség keresztül érjük el spec. Profilírozó mágnes. oszlopok, amely egy vezérlő mágnes. mező, és kiegészíti. kompenzáló tekercsek szabályozó azimut változással a területen.
Egyes azonnali gyorsítás közben pályája amplitúdója rezgések a részecskék (azaz a Betatron oszcillációk) csökkennek fordítottan arányos (R. F. A B. fordítottan) úgy, hogy a felgyorsult elektron áramlás közelében koncentrálódnak egyensúlyi pályán.
Egy tipikus rendszer látható B. ábrán. 1. AC elektromágnes. jelenlegi létrehoz egy változás. mágnes. között folyni a mag 1 és a kontroll mágnes. mező a különbség a profilos pólus darab 2.
Ábra. 1. vázlatos metszete Betatron: 1 - egy központi magot; 2 - pólus darab; 3 - keresztmetszete a gyűrű alakú vákuumkamra; 4 - pólusjárom; 5 - egy elektromágnes tekercset.
A mag a elektromágnes készült vékony lemez ( „transzformátor”), hogy csökkentse a vas örvényáram benne. Az injektor egy elektronágyú elhelyezve közel a 3 vákuumkamrában, és rendszeres időközönként leszívjuk elektronok megközelítőleg érintőleges az egyensúlyi pályára, amikor a kontroll értékét mágnes. mező megegyezik az impulzus az injektált elektronok.
Magnus. mező periodikusan változik (2A.), a gyorsulás végezzük a helyszínen (tn. tc) növekedésének szabályozására mágnes. mezőben. A végén a gyorsítási ciklus speciális. „Súlyozási” tekercselési arány sérti (2) biztosítunk állandóságának pályára sugara. A sugár térítjük az egyensúlyi pályára, és levezethető a sebesség. kamera (lásd. A kimeneti fény) van irányítva a céltárgy vagy ártalmatlanítani a kamrán belül van az egyensúlyi pályára.
A legtöbb B. A kontroll területen, és indukáló áramlás változása szinkronban (2A.). Ugyanakkor mágnes. mező a pályán nem haladja meg a fél max. mező Bmax. meghatározott vas telítettség. Ennek elkerülése érdekében a korlátozás bizonyos beállításokat alkalmazzák az úgynevezett mágnesezettség: összhangban kapcsolatban (3), hogy a vezérlődoboz keresztül komplement tekercselés állandó elem B0 injektált (2b ábra.), amely lehetővé teszi a majdnem kétszerese annak max. értéket.
Betatron gyorsulás üzemmód is vonatkozik a kis szinkrotronok kell megelőznie. részecskegyorsító relativisztikus energiák.
Mivel a konstrukció egyszerűsége, alacsony költsége és a könnyű használat B. kapott különösen elterjedt alkalmazásokra az energia tartományban 20 és 50 MeV. Ez használható közvetlenül, vagy sugár gyorsított elektronokkal, vagy okozott őket érintkezésbe a cél bremsstrahlung Az előnyök
Ábra. 2. Változások a mágneses mező a Betatron elfogulatlanul I (a) és mágnesezettsége (b). B - szabályozására mágneses Polo; HRV - átlagos mező belsejében a pályáján; B0 egy állandó összetevője a vezérlő mező; ti és TF - kezdési és befejezési idejét, a ciklusok.
B. más források g-sugárzás -. A könnyű kezelhetőség, a képesség, hogy folyamatosan módosítja a teljesítmény, nagyon kicsi a sugárforrás. A prom-STI B. használt Chap. arr. sugárzás. vizsgálati anyagok és termékek, valamint a nagy sebességű X-ray (a tanulmány a gyors folyamatok belsejében egy zárt térrészt), az orvostudományban - a sugárzás. terápiát.
Úgy tervezték, december módosítás B. duplex (stereobetatrony), így kapunk két gerenda metsző egy előre meghatározott helyen kívül a B.; időállandóval mágnes. mező (mint például a magnézium. synchrocyclotrons területen a szektor és ciklotronok), hogy előnye, van ryh lények. növelje a felvételi idő a gyorsítási üzemmódban. Ahhoz, hogy növelje az intenzitást a gyorsított B gerendája javasolt hatékonyabbnak fókuszáló módszerek (merev fókuszálás, fókuszáló hosszanti MAG. Field gáz fókuszálás, stb).
Lit.: Kerst D. U. Betatron, transz. az angol. "Phys" 1944-ben, Vol. 26, p. 181; Ananiev L. M. Vorobev A. A. Gorbunov VI indukciós elektrongyorsító - Betatron, M. 1961 Kolomna AA fizikai alapjai töltött részecske gyorsulás technikák, M. 1980 Moskalev VA Betatrons, M. 1981. E. L. Burshteyn.