Betatrons - accelerator de inducție circular de electroni, într-o energie de rom particule este crescut datorită electric vortex. cîmpul magnetic creat de magnet în schimbare. fondant penetrant orbita particulelor.
In 1922, J. Slepian (J. Slepian) patentat accelerator folosind vortex magn. câmp. In 1928 P. Wideroe (R. Wideroe) a formulat condițiile de existență a orbitei de echilibru, t. E. post orbita. (Condiție r. N. Wideroe, cm. De mai jos) raza. Cu toate acestea, prima activitate B. a fost creată abia în 1940 D. Kerst (D. Kerst), în funcție le-au dezvoltat (împreună cu Serber P. (R. Serber)) Teoria mișcării de electroni în B. și structura temeinică accelerator minier.
centru de variabilă. flux magn creează un vortex B. EMF de inducție accelerare electroni. Păstrarea electronilor accelerați pe o orbită circulară de echilibru printr-un (control) de magneziu maestru. câmp schimbă în mod corespunzător în timp, instantanee raza r a orbitei la un roi trase la momentul t impuls de electroni p magnet azimutal simetrică. câmp este egal cu:
unde B (r, t) - magn. câmp de inducție, e - cantitatea de taxa de electroni. Pentru orbita de echilibru (r = R = const) necesitatea de puls p variat în timp proporțional cu câmpul exploatație B:. T. a. Momentum rată schimbare este determinată de o intensitate electric de accelerare. câmp E pe orbită, potrivit legii egalității de e - mag. inducție E = (F - flux de inducție magn prin orbita, valoarea -CP câmpul magn în interiorul razei orbitei r ...). apoi relația cu orbita de echilibru:
Integrarea sa prevede:
În special, atunci când schimbarea sincronă HRV (t) și B (t). cel mai ușor de implementat în practică, starea de rază constantă a orbitei ia forma:
Această condiție [sau mai mult starea curentă (2)] se numește. betatron stare stare Wideroe sau „Condiția 2: 1“.
Particulele injectate în acceleratorul la raza de echilibru a impulsului, definit prin relația (1) (m. N. Equilibrium particulelor) va fi în continuu după orbită accelerare de contact. raza. Pentru particule injectate cu altele. Nach. puls orbita instantanee va fi diferit, dar în acest proces se va accelera încet spre echilibru. Se poate demonstra că distanța față de echilibru va fi redusă proporțional în spate.
Pentru stabilitatea orbita de echilibru, este necesar ca magnetul. B. Câmpul electroni de reținere pe orbită ușor radial diminuat (a se vedea particulele de focalizare în accelerator.): Coeficient. n descompunere magnet. câmp de-a lungul razei definită prin relația
ar trebui să fie în intervalul: 0 <п <1. (6)
De fapt, pentru a evita acumularea de particule de rezonanță magnet armonici. . Câmpul et al fenomenelor de rezonanță, trebuie fixat într-o limită mai rigide; de obicei, n-
0,6-0,7. Necesar magnet recesiune. câmp și azimut său uniformitatea se realizează prin spec. Profilare magnet. poli, formând un magnet de control. câmp, și să completeze. înfășurări de compensare care reglementează variația azimutului câmpului.
In unele instantanee în timpul accelerării orbitelor oscilațiile de amplitudine ale particulelor (adică, oscilațiile betatron) sunt reduse invers proporțională cu (r. F. Pentru B. invers), astfel încât fluxul de electroni accelerat este concentrată aproape de orbita de echilibru.
O schemă tipică este prezentată în B. Fig. 1. electromagnet AC. actuală creează o schimbare. magnet. curge între miezul 1 și magnetul de control. câmp în spațiul dintre piesele polare profilate 2.
Fig. 1. Schema secțiunii betatron: 1 - un miez central; 2 - piese polare; 3 - secțiune transversală a camerei inelare de vid; 4 - jug pol; 5 - o bobină.
Nucleul electromagnetului este realizat dintr-o foaie subțire ( „transformator“) pentru a reduce curenții turbionari de fier în ea. Injectorul este un tun de electroni dispus lângă camera de vacuum 3, iar electronii aspirate periodic aproximativ tangente la orbita de echilibru la momentul când valoarea magnetului control. câmp corespunde cu pulsul electronilor injectat.
Magnus. câmp variază periodic (Fig. 2a), accelerația se efectuează la locul (tn. tc) magnet de control al creșterii. câmp. La sfârșitul ciclului de accelerare folosind speciale. „Polarizarea“ raportul de lichidare încalcă (2) oferind o rază constanță orbită. Fasciculul este deviat de orbita de echilibru și poate fi derivată din grăbirea. camera (vezi. Raza de ieșire) este îndreptată spre țintă sau dispusă în interiorul camerei, departe de orbita de echilibru.
In cele mai multe B. În domeniul controlului și care induce schimbarea debitului sincronă (Fig. 2a). În același magnet. câmp pe orbita nu poate depăși jumătate max. câmp Bmax. definit de saturație de fier. Pentru a evita această restricție în anumite setări aplicate la așa-numitul magnetizare: în conformitate cu relația (3), la cutia de comandă prin complement înfășurării B0 component constant injectat (. Figura 2b), care permite aproape dublul său maxim. valoare.
Modul de accelerare betatron, de asemenea, se aplică sincrotroni mici să fie precedată. accelerare a particulelor la energii relativiste.
Datorită simplitatea de proiectare, costuri reduse și ușurința de utilizare B. a primit utilizarea pe scară largă în special în aplicații în domeniul energetic de la 20 la 50 MeV. Este utilizat în mod direct sau fascicul de electroni accelerați sau le-a provocat în contact cu ținta bremsstrahlung Avantajele
Fig. 2. Modificări în câmpul magnetic în betatron fără prejudecată I (a) și magnetizare (b). B - controlul polo magnetic; HRV - câmp mediu în interiorul orbitei; B0 este o componentă constantă a câmpului de control; TI și tf - începe și momente ale ciclului de accelerație se încheie.
B. la alte surse de radiații g--. Ușor de manipulare, capacitatea de a regla în mod continuu puterea, dimensiunea foarte mică a sursei de radiații. B.-bal folosit cap STI. arr. pentru radiații. inspectarea materialelor și produselor, precum și de mare viteză cu raze X (în studiul proceselor rapide în interiorul unui volum închis), în medicină - pentru radiații. terapie.
Designed decembrie modificare B. duplex (stereobetatrony), rezultând două grinzi care se intersectează într-o locație predeterminată în afara B. cu un magnet timp constant. câmp (cum ar fi domeniul în sector și ciclotroni magneziu. synchrocyclotrons), în avantajul, ființele ryh. crește timpul de achiziție în modul de accelerare. Pentru a mări intensitatea fasciculului B. accelerată a propus ca metode de focalizare mai eficiente (rigide focalizare, focalizare mag longitudinal. Focalizare câmp gaz, etc.).
Lit:. Kerst D. U. betatron, trans. din limba engleză. "Phys" 1944, Vol. 26, p. 181; Ananiev L. M. Vorobev A. A. VI inducție electron Gorbunov accelerator - betatron, M. 1961; Kolomna AA Bazele fizice ale tehnicilor de accelerare a particulelor încărcate, M. 1980; Moskalev VA Betatrons, M. 1981. E. L. Burshteyn.