Читать курсовая по физике: "Циклічні прискорювачі елементарних частинок" Страница 4

(Назад) (Cкачать работу)

У разі прискорення протонів синхронізм порушуватиметься із-за релятивістського приросту маси приблизно при 10 Мев. Один із способів підтримки синхронізму - модулювати частоту прискорюючої напруги так, щоб вона зменшувалася у міру збільшення радіусу орбіти і збільшення швидкості частинок. Частота повинна змінюватися згідно із законом

Такий синхроциклотрон може прискорювати протони до енергії в декілька сотів мегаелектровольт. Наприклад, якщо напруженість магнітного поля рівна 2 Тл, то частота повинна зменшуватися приблизно від 32 Мгц у момент інжекції до 19 Мгц і менш при досягненні частинками енергії 400 Мев. Така зміна частоти прискорюючої напруги повинна відбуватися впродовж декількох мілісекунд. Після того, як частинки досягають вищої енергії і виводяться з прискорювача, частота повертається до свого початкового значення і в прискорювач вводиться новий згусток частинок.

Але навіть при оптимальній конструкції магніта і якнайкращих характеристиках системи підведення високочастотної потужності можливості циклотронів обмежуються практичними міркуваннями: для утримання на орбіті прискорюваних частинок з високою енергією потрібні надзвичайно великі магніти. Так, маса магніта циклотрона на 600 Мев, спорудженого в лабораторії ТРІУМФ в Канаді, перевищує 2000 т, і він споживає електроенергію близько декілька мегават. Тому для досягнення вищих енергій при практично прийнятних витратах потрібні нові принципи прискорення.

2.2 Ізохронний циклотрон. Розроблені на основі принципу жорсткого фокусування циклотрони отримали назву ізохронних – частинка витрачає один і той же час на обертання навколо центральної осі, незалежно від радіуса траєкторії, по якій

вона рухається. Ізохронні циклотрони повинні включати в себе по-різному фокусуючі поля, що знаходяться по довжині шляху слідування частинки. На відміну від синхротронів магнітне поле циклотронів створюється не на коловій орбіті , а в широкій області, що містить центр прискорювача. Аналіз показує, що області однакового поля вірогідніше розташовуються не вздовж радіусів, а вздовж викривлення, збігаючись в центрі ліній, що створює нагадування розетки. Немає ніякої потреби щоб магніт такого циклотрона цілком накривав його вакуумну камеру. Магніти можуть займати окремі – зігнуті – сектора, між якими розташовують зони, вільні від поля. При цьому прискорювач залишається циклотроном, тобто працює з постійним магнітним полем і з високочастотним полем незмінної частоти.

Магнітне поле повинно змінюватися з радіусом так же, як і релятивіська маса частинки, тобто

H=HO/

Тоді частота обертання Ω буде залишатися сталою, рівною частоті прискорюючого поля. Так як β=v/c=Ωr/c, то вказаній вимозі задовольняє магнітне поле виду:

H=

При сталій Ω прискорювачі, які

Похожие работы