Ускорител на частици: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м без right/дясно в картинки (x1); форматиране: 1x А|А(Б) |
м Disambiguated: Стерилизация → Стерилизация (микробиология), стерилизация → Стерилизация (микробиология) |
||
Ред 1:
'''Ускорител на частици''' е устройство, което използва [[електрично поле|електрични]] и/или [[магнитно поле|магнитни]] полета за ускоряването на [[електричен заряд|електрически]] заредени [[елементарна частица|частици]] и [[йон]]и до много високи [[скорост]]и. Съвременните ускорители са много скъпи съоръжения, изискващи ресурси, които не са по силите на никоя държава самостоятелно. Затова се строят с колективните усилия на няколко държави.
[[Картинка:Fermilab.jpg|thumb|250px|Изглед към научния център [[Фермилаб]] (Fermilab), [[Съединени американски щати|САЩ]]. Теватрон-ът (пръстенът на заден план) и пръстенът-инжектор.]]
Принципът на работа на ускорителя е основан на взаимодействието на заредени частици с [[електрично поле|електричното]] и [[Магнитно поле|магнитното]] полета. Електричното поле способно извършва директна работа над частицата, като увеличава нейната енергия. Магнитното поле, създавайки [[Лоренцова сила]], само отклонява частицата, без да изменя енергията ѝ, и задава орбитата, по която се движат частиците.
Ускорителите могат да бъдат разделени на две големи групи. Това са ''линейни ускорители'', където снопът от частици преминава еднократно през ускоряващи го участъци, и ''циклични ускорители'', в които сноповете се движат по затворени криви (например окръжности), преминавайки ускоряващите участъци многократно. Ускорителите могат да бъдат
== Конструкции на ускорителите ==
Ускорител на заредени частици (електрони), в който ускорението се дължи на електрично поле, което е неизменно или слабо се променя в течение на цялото време за ускоряване на частиците. Негово важно предимство пред другите типове ускорители е възможността да се получи еднаква енергия на всички частици, или поне с много малък диапазон на вариране. Този тип ускорители се характеризира с висок КПД (до 95%) и дава възможност за постигане на голяма мощност (500 KeV и повече)
▲=== Високоволтов ускорител (ускорител с директно действие) ===
▲Ускорител на заредени частици (електрони), в който ускорението се дължи на електрично поле, което е неизменно или слабо се променя в течение на цялото време за ускоряване на частиците. Негово важно предимство пред другите типове ускорители е възможността да се получи еднаква енергия на всички частици, или поне с много малък диапазон на вариране. Този тип ускорители се характеризира с висок КПД (до 95%) и дава възможност за постигане на голяма мощност (500 KeV и повече) което е важно за промишлени цели.
=== Електростатичен ускорител ===
С най-проста конструкция, линеен ускорител. Частиците се ускоряват под въздействието на постоянно електрично поле и се движат праволинейно във вакуумна камера, по чиято дължина са разположени ускоряващите електроди.
Разновидности:
* '''Ускорител на Ван де Грааф''' Ускоряващото напрежение се създава от [[генератор на Ван де Грааф]], чийто принцип на действие използва механическо пренасяне на заряди с
* '''Каскаден ускорител''' Ускоряващото напрежение се създава от каскаден генератор, който създава постоянно ускоряващо високо напрежение от ~5 MV, като преобразува ниско променливо напрежение по схемата на диоден умножител.
Line 29 ⟶ 26:
Идеята на циклотрона е проста. Между два кухи електрода с полукръгла форма (наречени ''дуанти'') се прилага променливо електрическо напрежение. Дуантите са разположени между полюсите на електромагнит, който създава постоянно магнитно поле. Частицата, въртейки се по окръжност в магнитното поле, се ускорява при всеки оборот от електрическото поле, приложено към процепа между дуантите. За да се получи това, е необходимо честотата на изменение на полярността на напрежението на дуантите да е равна на кръговата честота на частицата. С други думи, циклотронът е един ''резонансен ускорител''. Ясно е, че с увеличението на енергията на всеки оборот, радиусът на траекторията на частиците ще се увеличава, докато тя не напусне пределите на дуантите.
Циклотронът е първият цикличен ускорител. За първи път е разработен и построен през [[1931]] г. от [[Ърнест Лорънс]], за което е удостоен с [[Нобелова награда за физика]] за [[1939]] г. И до днес циклотроните се прилагат за ускорение на тежки частици до сравнително неголеми енергии
=== Бетатрон ===
{{основна|Бетатрон}}
Друго название: индукционен ускорител. Цикличен ускорител, в който ускорението на частиците се осъществява от вихрово електрично поле, индуцирано от изменението на магнитния поток, обхващан от орбитата на снопа частици. Тъй като за създаването на вихрово електрично поле е необходимо да се изменя магнитното поле на сърцевината, а магнитните полета в несвърхпроводящите машини обикновено са ограничени от ефекта на насищане на желязото към ~20 килогауса, максимално достижимата енергия при бетатрона е ограничена отгоре. Бетатроните се използват предимно за ускорение на електрони до енергии
Първият надеждно работещ бетатрон е построен от Доналд Кърст през [[1940]]
=== Микротрон ===
Микротронът е ускорител с променлива кратност. Резонансен цикличен ускорител с постоянни като при циклотрона водещо магнитно поле и честота на ускоряващото напрежение. Идеята на микротрона е нарастването на времето за един оборот на частицата, получаващо се за сметка на ускорението, да се направи кратно на периода на трептене на ускоряващото напрежение.
=== Фазотрон (синхроциклотрон) ===
Принципната разлика на синхроциклотрона от циклотрона е, че честотата на електричното поле се изменя в процеса на ускорения. Това позволява да се увеличи максималната енергия на ускоряваните йони. Енергията на частиците във фазотрона достига до
▲Принципната разлика на синхроциклотрона от циклотрона е, че честотата на електричното поле се изменя в процеса на ускорения. Това позволява да се увеличи максималната енергия на ускоряваните йони. Енергията на частиците във фазотрона достига до 600—700 MeV.
=== Синхрофазотрон ===
Line 49 ⟶ 44:
=== Синхротрон ===
Цикличен ускорител с постоянна дължина на орбитата
▲Цикличен ускорител с постоянна дължина на орбитата и постоянна честота на ускоряващото електрично поле, но с изменящо се магнитно поле.
=== Лазер със свободни електрони ===
Специализиран източник на кохерентно рентгеново излъчване.
=== Линеен ускорител ===
Нарича се също „ли́нак“ (съкращение от LINear ACcelerator). Ускорител, в който частиците прелитат еднократно. Линейните ускорители се използват най-често за първично ускорение на
=== Кола́йдер ===
Колайдерът е ускорител на насрещни снопове частици. Това са чисто експериментални съоръжения, чиято цел е да се изучат процесите, протичащи при сблъсъка на частици с високи енергии. [[Голям адронен ускорител|Големият адронен ускорител]] в [[CERN]], както и Теватрон във [[Фермилаб]] са колайдери.
== Приложение ==
* [[Физика на елементарните частици|Научни изследвания]].
* [[Стерилизация (микробиология)|Стерилизация]] (за [[Стерилизация (микробиология)|стерилизация]] на хранителни продукти, медицински инструменти).
* [[Медицина]] (за радиотерапия на [[рак (болест)|онкологични]] заболявания, за [[радиодиагностика]]).
* Производство на [[чип]]ове ([[йонна имплантация]], легиране).
Line 71 ⟶ 63:
* Радиационно сшиване на [[полимер]]и.
* Радиационно пречистване на леярни газове и отпадни води.
== Външни препратки ==
* [http://old.inrne.bas.bg/wop/ARCHIVE/wop_4_2004/02%20RusAcceler.htm Статия от сп.
{{Превод от|ru|Ускоритель заряженных частиц|19643811}}
[[Категория:Ускорители| ]]
| |||