Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1473"
2021-10-08 Публикуем продолжение обзора ускорительной тематики в Нобелевских премиях.
Электронная вакуумная лампа, изобретенная в конце 19 века, использовалась для открытия электронов и рентгеновских лучей. Электроны ускоряются в вакууме между двумя электродами, катодом и анодом. Воздух атмосферного давления тормозит частицы из-за столкновений электронов с молекулами воздуха. Электронные лампы были предвестниками последующих высоковольтных ускорителей. Как упоминалось раньше, первый высоковольтный ускоритель частиц имел потенциальное падение напряжения порядка 100 киловольт, был разработан и назван ускорителем Кокрофта Уолтона в честь Джона Дугласа Кокрофта и Эрнеста Томаса Синтона Уолтона. В 1951 году они получили Нобелевскую премию по физике за новаторские работы по трансмутации атомных ядер искусственно ускоренными атомными частицами. Самый распространенный в настоящее время ускоритель падения потенциала назван в честь его изобретателя - Роберта Джемисона Ван де Граафа. Высоковольтный вывод соединен с низковольтным (заземленным) электродом движущейся изолирующей лентой. Заряд подается на ленту с низким потенциалом и передается на терминал посредством проводящих экранов, скользящих по ленте. Потенциал на выводе увеличивается до тех пор, пока ток утечки от вывода в окружающую среду не станет равным току, обеспечиваемому этой лентой. Обычно клемма и трубка помещаются внутри резервуара, содержащего газ SF6 под высоким давлением, чтобы улучшить изоляцию между клеммой высокого напряжения и землей. Напряжение подается на электроды, помещенные внутри вакуумной трубки, где ускоряются электроны или ионы. Электроны получаются из нагретой проволоки, а ионы - из газового разряда, помещенного на катод. В настоящее время большинство ускорителей Ван де Граафа являются коммерческими устройствами и доступны с выходными напряжениями в диапазоне от 1 до 25 Мегавольт (MВ). Обычно они имеют напряжение ниже 10 МВ. Для сравнения: короткие импульсы, используемые в исследовании молний, достигают 10 МВ, а потенциал в облаках непосредственно перед их разрядом молнией составляет около 200 МВ. Ускорители Ван де Граафа часто используются при анализе и модификации материалов. Первым практически важным ускорителем, основанным на принципе многократного (повторяющегося) ускорения, появившийся в 1920-х годах, был циклотрон, изобретенный Эрнестом Орландо Лоуренсом. В циклотроне заряженные частицы движутся в сильном магнитном поле и ускоряются электрическими полями в одном или нескольких зазорах. Пройдя зазор, частицы перемещаются внутри электрода и экранируются электрическим полем. Когда частицы выходят из экранированной области и попадают в следующий зазор, фаза изменяющегося во времени напряжения изменяется на 180 градусов, так что частицы снова ускоряются. Процесс повторяется. После многих оборотов ускорения, приводящих к спиральной траектории, направленной наружу, частицы циркулируют вблизи границ сильного магнитного поля. Здесь поле сформировано так, чтобы пучок циркулирующих частиц мог бы выходить и превращаться во внешний пучок. Лоуренс был удостоен Нобелевской премии по физике 1939 года за изобретение и разработку циклотрона и за результаты, полученные с его помощью, особенно в отношении его исследований искусственных радиоактивных элементов. В Европе три Нобелевских лауреата Фредерик Жолио, Нильс Хенрик Давид Бор и Карл Манн Георг Зигбан внесли вклад в создание первых циклотронов. В 1938 году первый европейский циклотрон в Коллеж-де-Франс в Париже ускорил пучок дейтронов до 4 МэВ, и сгенерировал мощный источник нейтронов. Примерно в то же время был готов копенгагенский циклотрон в Институте Нильса Бора, а в Стокгольме начались работы по созданию первого шведского ускорителя, законченные в 1940 г. Вариантом циклотрона является микротрон, в котором электроны ускоряются за один промежуток на периферии орбит. Дальнейшие подробности см. здесь. Окончание следует… Загрузить:
|
Вход, регистрация
