Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері. Түрлері Жұмыс принциптері

      Реферат

Тақырыбы: Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері. Түрлері Жұмыс принциптері.

Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері 

Электр және магнит өрістерінің көмегімен электрондардың, протондардың, иондардың және жылу энергиясынан едәуір асып түсетін энергиясы бар басқа да зарядталған бөлшектердің бағытталған шоғыры алынатын қондырғы. Үдеу процесінде бөлшектердің жылдамдығы артады, және жиі жарық жылдамдығына жақын мәндерге дейін. Қазіргі уақытта көптеген шағын үдеткіштер медицинада (радиациялық терапия), сондай-ақ өнеркәсіпте (мысалы, жартылай өткізгіштердегі иондық имплантация үшін) қолданылады. Ірі үдеткіштер негізінен ғылыми мақсатта – суб ядролық процестерді және элементар бөлшектердің қасиеттерін зерттеу үшін қолданылады.

Кванттық механикаға сәйкес, Жарық шоғыры сияқты бөлшектер шоғыры толқынның белгілі бір ұзындығымен сипатталады. Бөлшектер энергиясы неғұрлым көп болса, соғұрлым бұл толқын ұзындығы аз. Ал толқын ұзындығы аз болған сайын, зерттеуге болатын объектілер аз, бірақ үдеткіштердің көлемі соғұрлым көп және олар соғұрлым қиын. Микромир зерттеулерінің дамуы зондирлеуші шоғырдың көп энергиясын талап етті. Жоғары энергия сәулеленуінің алғашқы көздері табиғи радиоактивті заттар болды. Бірақ олар зерттеушілерге бөлшектердің, қарқындылықтардың және энергиялардың шектеулі жиынтығын ғана берді. 1930-шы жылдары ғалымдар әртүрлі бумаларды бере алатын қондырғыларды құру бойынша жұмыс істей бастады. Қазіргі уақытта жоғары энергиялы сәулеленудің кез келген түрін алуға мүмкіндік беретін жылдамдатқыштар бар. Егер, мысалы, рентген немесе гамма-сәулелену қажет болса, онда электрондар тездетіледі, содан кейін тежегіш немесе синхротрондық сәулелену процестерінде фотондарды шығарады. Нейтрондар шоғырланған бомбылау кезінде лайықты нысана қарқынды пучком протондар немесе дейтронов.

Ядролық бөлшектердің энергиясы электронвольттарда (эВ) өлшенеді. Электрвольт-бұл зарядталған бөлшектерге ие болатын энергия, бір элементтік заряд (Электрон заряды), екі нүкте арасындағы электр өрісінде 1 В. потенциалының әртүрлілігі бар жылжу кезінде. (1 эВ 1,60219 10-19 Дж.) Жылдамдатқыштар әлемдегі ең ірі үдеткіште мыңнан бірнеше триллионға (1012) дейінгі диапазонда энергия алуға мүмкіндік береді.

Экспериментте сирек процестерді табу үшін сигналдың шуылға қатынасын арттыру қажет. Ол үшін барынша қарқынды сәулелену көздері қажет. Жылдамдатқыштардың қазіргі заманғы техникасының алдыңғы шеті екі негізгі параметрмен анықталады – бөлшектер шоғырының энергиясы мен қарқындылығы.

Қазіргі заманғы үдеткіштерде техниканың көптеген және әртүрлі түрлері қолданылады: Жоғары жиілікті генераторлар, жылдам әрекет ететін электроника және автоматты реттеу жүйелері, диагностика мен басқарудың күрделі аспаптары, аса жоғары вакуумдық аппаратура, қуатты прецизионды магниттер ("қарапайым", сондай-ақ криогенді) және түзету мен бекітудің күрделі жүйелері.

ЖЫЛДАМДАТҚЫШТАРДЫҢ ТҮРЛЕРІ

СЫЗЫҚТЫҚ ҮДЕТКІШТЕР

Жоғары жиілікті электр өрістерін ұзын көпкаскадты үдеткіштерде қолдану мүмкіндігі өріс тек уақыт бойынша ғана емес, кеңістікте да өзгеретініне негізделген. Кез келген уақытта өріс кернеулігі кеңістіктегі жағдайға байланысты синусоидалы түрде өзгереді, яғни кеңістіктегі өрістің таралуы толқын түрінде болады. Кеңістіктің кез келген нүктесінде ол уақыт бойынша синусоидалы өзгереді. Сондықтан өрістің максимумдары фазалық жылдамдық деп аталатын кеңістікте қозғалады. Демек, бөлшектер жергілікті өріс барлық уақытта жылдамдататындай қозғала алады.

Жоғары жиілікті резонаторлардың қысқа жүйесіндегі иондардың үдеуін норвегиялық инженер Р. Видероэ жүзеге асырған кезде жоғары жиілікті өрістер 1929-да бірінші рет қолданылды. Егер резонаторлар өрістің фазалық жылдамдығы әрқашан бөлшектердің жылдамдығына тең деп есептелсе, онда шоғырдың үдеткішінде өз қозғалысы кезінде үздіксіз үдейді. Бұл жағдайда бөлшектердің қозғалысы толқын тарағында серфердің сырғуы сияқты. Бұл ретте үдеу процесінде протондар немесе иондардың жылдамдығы қатты артуы мүмкін. Осыған сәйкес vфаз толқынының фазалық жылдамдығы да артуы тиіс. Егер электрондар с жарық жылдамдығына жақын жылдамдықпен жылдамдатқышқа инжектелуі мүмкін болса, онда мұндай режимде фазалық жылдамдық іс жүзінде тұрақты: vфаз = c.