Микротрон
Микротро́н (от микро + электрон) (Ускоритель с переменной кратностью) — тип резонансных циклических ускорителей электронов. В микротроне ведущее магнитное поле и частота ускоряющего поля постоянны (как в циклотроне), однако период обращения сгустка на каждом обороте изменяется, так чтобы каждый раз частицы приходили в ускоряющий зазор в правильной фазе высокочастотного электрического поля.
Принцип действия
[править | править код]Классический микротрон, идея которого была предложена в 1944 году В. И. Векслером[1][2], представляет собой круглый дипольный магнит, но в отличие от циклотрона частицы инжектируются не в центре, а с краю, где установлены полые ускоряющие электроды. Далее частицы движутся по окружностям всё большего радиуса, получая на каждом обороте приращение энергии такое, чтобы новая частота обращения вновь была кратна частоте ВЧ-системы. Отметим, что такое изменение частоты обращения возможно только для ультрарелятивистских частиц (поэтому микротрон используется для лёгких частиц, электронов), в то время как в применяемом для нерелятивистских ионов циклотроне частота обращения не зависит от энергии. Ограничением энергии в микротроне служит размер электромагнита, создающего ведущее поле.
Ускоряющее электромагнитное поле имеет частоту микроволнового диапазона и в качестве источника энергии чаще всего используется магнетрон. Вывод пучка ускоренных частиц производится с любой орбиты микротрона с помощью магнитоэкранирующего канала (стальной трубки).
Разрезной микротрон
[править | править код]Модификация классического микротрона — разрезной или рейстрек-микротрон. В нём имеется два 180-градусных дипольных магнита («магнитное зеркало»), а между ними прямолинейные промежутки с ускоряющей ВЧ-системой и другими элементами. Для компактности, орбита пучка на разных оборотах может быть в прямолинейном участке разнесена в разные вакуумные камеры.
Некоторые микротроны
[править | править код]Крупнейший в мире микротрон — последняя ступень в ускорительном комплексе MAMI[англ.] в Майнцском университете в Германии. Комплекс состоит из 3,5 МэВ инжектора и каскада из четырёх микротронов, последний из которых имеет энергию 1,5 ГэВ на выпуске[3].
В Физическом институте им. Лебедева в Москве функционирует 55 МэВ микротрон[4]. Этот микротрон послужит источником гамма-излучения для обнаружения взрывчатых веществ.
Примечания
[править | править код]- ↑ Векслер В.И. Новый метод ускорения релятивистских частиц // Доклады АН СССР. — 1944. — Т. 43, № 8. — С. 346—348. Архивировано 10 мая 2017 года.
- ↑ Микротрон в Физической энциклопедии Архивная копия от 27 апреля 2014 на Wayback Machine.
- ↑ MAMI — Accelerator Архивная копия от 1 августа 2010 на Wayback Machine.
- ↑ 55 MeV Special Purpose Race-Track Microtron Comissioning Архивная копия от 18 марта 2014 на Wayback Machine, A. I. Karev et al, Proc. RuPAC'2010, p. 31—318.
Литература
[править | править код]- Капица С. П., Мелехин В. Н. Микротрон / предисловие П. Л. Капицы. — М.: Наука, 1969. — 211 с. — 2700 экз.
- Microtrons, Per Lidbjork, Scanditronix AB, Uppsala, Sweden.
