Подготовил студент группы Ф-34пр Миранович Д.В. Гомель 2015
Циклотрон – циклический резонансный ускоритель тяжелых частиц (протонов, ионов). Был создан Э.Лоуренсом в 1930 году на энергию в 80кэВ, для проверки резонансного ускорения. Нобелевская премия за 1939 год.
Циклотрон состоит из двух полостей – дуантив, между которыми приложено высокочастотное электрическое поле. Внутри дуантив электрического поля нет, зато есть сильное магнитное поле, созданное мощными магнитами. Источник ионов расположено в центре. Внутри дуантив ионы движутся по кругу, радиус которого определяется их скоростью. В промежутке между дуантамы ионы попадают в электрическое поле, которое меняется с такой частотой, чтобы каждый раз ускорять частицы. При увеличении скорости частиц увеличивается их циклотронный радиус, то есть частицы, ускоряясь, отдаляются от центра к периферии. На внешнем радиусе циклотрона, там, где частицы имеют наибольшую энергию, устанавливаются мишени.
Недостатком циклотрона является то, что заряженные частицы в нём не могут быть ускорены до больших энергий, так как для релятивистской частицы частота обращения начинает зависеть от энергии: С нарушением условия синхронизма частицы приходят в ускоряющий зазор не в правильной фазе и перестают ускоряться. Таким образом, циклотрон существенно ограничен нерелятивистскими энергиями частиц, в обычных циклотронах протоны можно ускорять до 20—25 МэВ. Для ускорения тяжёлых частиц до существенно больших значений энергии (до 1000 МэВ) используют модифицированную установку, изохронный циклотрон. В изохронных циклотронах для сохранения неизменной частоты обращения создаётся неоднородное, нарастающее по радиусу магнитное поле.
Другая модификация циклотрона — синхроциклотрон (фазотрон ), в котором частота ускоряющего электрического поля не остаётся постоянной, а уменьшается синхронно с частотой обращения частиц. Однако понятно, что в отличие от классического циклотрона, который может работать в непрерывном режиме, синхроциклотрон может ускорять пучок только импульсно. Наконец, самый дальний родственник циклотрона — ускоритель FFAG ( Fixed Field Alternate Gradient accelerator / кольцевой фазотрон ). В таком ускорителе магнитное поле не имеет азимутальной симметрии, но в процессе ускорения пучка остаётся постоянным, а частота ускоряющего электрического поля — варьируется
Строительство первого в Европе циклотрона (циклотрон Радиевого института) проходило в Радиевом институте (Ленинград) в период 1932—1937 годов. Начинали работу над проектом учёные Г. А. Гамов (в дальнейшем эмигрировавший в США) и Л. В. Мысовский, в дальнейшем участвовали и другие сотрудники физического отдела института под руководством В. Г. Хлопина. Работы вели Г. А. Гамов, И. В. Курчатов и Л. В. Мысовский, установка создана и запущена в 1937 году. Крупнейший в мире циклотрон — циклотрон лаборатории TRIUMF в Университете Британской Колумбии, в Ванкувере, Канада. Магнит этого циклотрона, ускоряющего ионы H − до энергии 500 МэВ, весит 4000 тонн и создаёт поле 4,6 кгс. Ускоряющее электрическое ВЧ-поле имеет частоту 23 МГц и амплитуду напряжения 96 кВ. Выпускаемый ток составляет 300 мкА. Выпуск осуществляется с помощью обдирки электронов при прохождении через графитовую фольгу.
Добавляйтесь в группу Подписывайтесь на мой журнал Ставьте « эНки » И всем приятного аппетита!
