uskoriteli-zaryazhennyh-chastits

1. Ускорители заряженных частиц

2. Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших

энергий. Ускорение
производится с помощью электрического поля,
способного изменять энергию частиц, обладающих
электрическим зарядом.

3. История эволюции

• В 1931 амер. физиком Р. Ван-де-Граафом был построен
электростатический генератор.
• В 1932 англ. физики Дж. Кокрофт и Э. Уолтон из
лаборатории Резерфорда разработали каскадный
генератор.
• В 1940 амер. физик Д. У. Керст реализовал циклический
индукционный ускоритель электронов (бетатрон), идея
которого ранее уже выдвигалась амер. физиком Дж.
Слепян, 1922; швейц. физиком Р. Видероэ, 1928.

4.

• Разработка ускорителей современного типа началась с
1944, когда сов. физик В.И. Векслер и независимо от него
(несколько позже) амер. физик Э.М. Макмиллан открыли
механизм автофазировки, действующий в резонансных
ускорителях и позволяющий существенно повысить
энергию ускоренных частиц.
• Для ускорения электронов более перспективными
оказались линейные резонансные ускорители. Крупнейший
из них, на 22 Гэв, был запущен в 1966 амер. физиком В.
Панофским.

5.

• В 1957 в СССР (Дубна) был запущен самый крупный для того
времени синхрофазотрон — на энергию 10 Гэв.
• Через несколько лет в Швейцарии и США вступили в строй
синхрофазотроны с сильной фокусировкой на 25—30 Гэв.
• Следующим этапом стало создание коллайдеров. Изначально эту
идею высказал и даже запатентовал в 1943 году норвежский
физик Рольф Видероэ, однако реализована она была лишь
в начале 1960-х годов тремя независимыми командами
исследователей: итальянской группой под руководством
австрийца Бруно Тушека, американцами под руководством
Джерарда О’Нейлла и Вольфганга Пановски ,и новосибирской
группой, возглавляемой Г. И. Будкером.
• в 1967 в СССР под Серпуховом — синхрофазотрон на 76 Гэв.
• В 2008 году в строй вступает самый мощный ускоритель, когдалибо построенный человеком, — Большой адронный коллайдер

6. Ускоритель заряженных частиц можно классифицировать по разным признакам:

1. По типу ускоряемых частиц различают электронные
ускорители, протонные ускорители и ускорители ионов.
2. По характеру траекторий частиц различают линейные
ускорители (точнее, прямолинейные ускорители), в
которых траектории частиц близки к прямой линии, и
циклические ускорители, в которых траектории частиц
близки к окружности.
3. По характеру ускоряющего поля ускорители делят на
резонансные ускорители и нерезонансные.

7. ЦИКЛИЧЕСКИЕ УСКОРИТЕЛИ

• Синхрофазотрон
• Синхротрон
• Фазотрон
• Циклотрон
• Микротрон
• Бетатрон
ЛИНЕЙНЫЕ
УСКОРИТЕЛИ
• Линейный электростатический
Ускоритель (высоковольтный)
• Линейный индукционный
ускоритель.
• Линейный резонансный
ускоритель

8.

Схема слабофокусирующего
синхротрона или синхрофазотрона:
1 — инжектор;
2 — система ввода;
3 — вакуумная камера;
4 — сектор электромагнита;
5 — прямолинейный промежуток;
6 — ускоряющее устройство.
Магнитное поле перпендикулярно
плоскости рисунка.

9.

Схема движения частиц в
циклотроне и фазотроне:
1 — ионный источник;
2 — орбита ускоряемой частицы
(спираль);
3 — ускоряющие электроды;
4 — выводное устройство (отклоняющие
пластины);
5 — источник ускоряющего поля.
Магнитное поле перпендикулярно
плоскости чертежа.

10.

Схематический разрез бетатрона:
1 — полюсы магнита;
2 — сечение кольцевой вакуумной камеры;
3 — центральный сердечник;
4 — обмотки электромагнита;
5 — ярмо магнита.

11.

Схема высоковольтного ускорителя:
1 — высоковольтный генератор;
2 — источник заряженных частиц;
3 — ускоряющая система;
4 — траектория частицы.