Бетатрон

бетатрон

Відео: TRANSFORMERS BETATRON BUILD VIDEO COMBINER WARS GESTALT

Бетатрон на енергію 6 МеВ, 1942 рік. Експонат музею в Бонні.

Бетатро? Н - циклічний, але не резонансний прискорювач електронів з фіксованою рівноважної орбітою, прискорення в якому відбувається за допомогою вихрового електричного поля. Гранично досяжна енергія в бетатроні:? 300 МеВ.

Відео: Бетатрон. Тлумачний відеословник російської мови

Історія

Вперше бетатрон був розроблений і створений Відерое в 1928 році, проте він не заробив. Перший надійно функціонує бетатрон був створений Д.В. Керстен лише в 1940 -1941 рр. в США. університет Іллінойсу [1]. Саме в бетатроні Керстен вперше були детально вивчені квазіперіодичні поперечні коливання, які здійснює частка навколо рівноважної орбіти, тепер звані Бетатрон коливання. Максимальна енергія, яку вдалося досягти в бетатроні, не перевищує 300 МеВ. З розвитком технології лінійного прискорення Бетатрон, які раніше часто застосовували для первинного прискорення інтенсивного електронного пучка, були сильно потіснили Лінака (лінійними прискорювачами, від англ. Linear accelerator), і в даний час використовуються рідко.

Відео: Томские вчені створили бетатрон для лову сінгапурських контрабандистів

Принцип роботи

У бетатроні використовується швидко наростаюче магнітне поле, яке виконує 3 функції: спрямовує пучок по потрібній траєкторії, створює прискорює вихровий електричне поле і забезпечує слабку фокусування. Класичний бетатрон є слабофокусірующей машиною. Пучок циркулює в тороидальной вакуумній камері, виготовленої з кераміки (щоб скін-ефект не заважав проникненню магнітного поля всередину камери), покритої зсередини тонкою проводить плівкою, що дозволяє уникнути накопичення електричного заряду. З виразу для сили Лоренца можна отримати зв`язок між імпульсом частинки p. магнітним полем B на орбіті пучка і радіусом кривизни?: , де с - швидкість світла, e - заряд електрона. Величину B? називають магнітною жорсткістю частинок. При зміні магнітного поля можемо записати, використовуючи рівняння Максвелла для зв`язку електричного і магнітного полів, вираз для електромагнітної індукції і закон Ньютона: , звідки слід зв`язок між ведучим полем на орбіті пучка і потоком, що охоплюються орбітою: , так званий "Закон 2: 1 ». Потік, що пронизує орбіту пучка, повинен бути вдвічі більше, ніж якби він створювався однорідним магнітним полем, рівним за величиною ведучому. В іншому випадку, орбіта в процесі прискорення не залишалося б постійною. Для виконання згаданої вимоги в бетатроні створюється спеціальний залізний сердечник.

Відео: 5.06.13 Бетатрон 40 Жілсоцстрой форум відгуки Мінськ

обмеження

Оскільки створюване сердечником поле обмежено по величині через насичення заліза, єдиний спосіб підвищувати енергію - збільшувати площу перетину сердечника, а значить і розмір Бетатрон і, відповідно, його масу. Так, 300-мевний бетатрон в Іллінойсі важив більше 300 тонн. Ще більш серйозне обмеження пов`язане з втратами енергії частинок на синхротронне випромінювання. які стають значними вже починаючи з енергії

100 МеВ. В принципі, в бетатроні можна прискорювати і протони, так, придбана енергія буде дорівнює добутку пройденої різниці потенціалів на заряд, але через велику маси протона його швидкість буде в сотні разів менше. Так як приріст енергії частки в бетатроні залежить тільки від кількості оборотів (одиниці кеВ на період), для розгону протона буде потрібно дуже великий час. Крім того, для утримання протонів на рівноважної орбіті (? W = 300B (r, t) R. Де W [МеВ], B [Тл], R [м]) потрібні більш сильні магнітні поля. Тому бетатрон застосовується для прискорення електронів.