Glavni tehnologija

Linearna fizika pospeševalnikov

Linearna fizika pospeševalnikov
Linearna fizika pospeševalnikov

Video: Fizika 2/ Linearno termicko sirenje 2024, Maj

Video: Fizika 2/ Linearno termicko sirenje 2024, Maj
Anonim

Linearni pospeševalnik, imenovan tudi Linac, je tip pospeševalca delcev (qv), ki daje niz relativno majhnih povečanj energije subatomskim delcem, ko prehajajo skozi zaporedje izmeničnih električnih polj, postavljenih v linearni strukturi. Majhni pospeški seštevajo, da imajo delci večjo energijo, kot bi jo lahko dosegli samo napetost, uporabljena v enem odseku.

pospeševalnik delcev: Linearni resonančni pospeševalci

Tehnologija, potrebna za načrtovanje uporabnega linearnega resonančnega pospeševalnika, je bila razvita po letu 1940. Ti pospeševalci potrebujejo zelo zmogljive

Leta 1924 je švedski fizik Gustaf Ising predlagal pospeševanje delcev z uporabo izmeničnih električnih polj, pri čemer so "viseče cevi" v ustreznih intervalih nameščene za zaščito delcev med polkrogom, ko je polje v napačni smeri za pospešek. Štiri leta pozneje je norveški inženir Rolf Wideröe zgradil prvi tovrstni stroj, ki je uspešno pospešil kalijeve ione do energije 50.000 voltov (50 kiloelektronskih voltov).

Linearni stroji za pospeševanje lažjih delcev, kot so protoni in elektroni, so čakali na pojav močnih radiofrekvenčnih oscilatorjev, ki so bili razviti za radar med drugo svetovno vojno. Proton linaki ponavadi delujejo na frekvencah približno 200 megahercev (MHz), medtem ko pospeševalno silo elektronskih linakov zagotavlja elektromagnetno polje z mikrovalovno frekvenco približno 3.000 MHz.

Proton linac, ki ga je leta 1946 zasnoval ameriški fizik Luis Alvarez, je učinkovitejša varianta Wideröejeve strukture. V tem pospeševalniku so električna polja postavljena kot stoječi valovi znotraj cilindrične kovinske »resonančne votline« z visečimi cevmi, obešenimi vzdolž osrednje osi. Največji protonski linac je v fizikalnem zavodu Clinton P. Anderson Meson v Los Alamosu, NM, ZDA; dolga je 875 m (2870 čevljev) in pospeši protone do 800 milijonov voltov elektronov (800 megaelektronskih voltov). Velik del svoje dolžine ta stroj uporablja strukturno variacijo, imenovano pospeševalnik stranske sklopitve votline, pri katerem se pospeši v celicah na osi, ki jih povezujejo vdolbine, nameščene na njihove strani. Te vpenjalne vdolbine služijo stabilizaciji delovanja pospeševalnika pred spremembami resonančnih frekvenc pospeševalnih celic.

Liniji elektronov uporabljajo potujoče valove in ne stoječe valove. Zaradi majhne mase elektroni potujejo s svetlobno hitrostjo z energijo, ki znaša le 5 megaelektronskih voltov. Zato lahko potujejo vzdolž linca s pospeševalnim valom, tako da dejansko vozijo greben vala in tako vedno doživijo pospeševalno polje. Najdaljši elektronski linac na svetu je 3,2 kilometra (2 milje) stroj v centru za linijski pospeševalnik Stanford (University), Menlo Park, Kalifornija, ZDA; lahko pospeši elektrone do 50 milijard elektronov voltov (50 gigaelektronskih voltov). Mnogo manjši linaki, tako protonski kot elektronski, imajo pomembne praktične uporabe v medicini in industriji.