Лінійний електронний прискорювач
Лінійні електронні прискорювачі мають певні переваги в порівнянні з іншими прискорювачами або радіоізотопними джерелами. До числа їхніх достоїнств можна віднести можливість отримання великої потужності пучка прискорених електронів при будь-якій обраній енергії, можливість регулювання струму і енергії діючої машини в широких межах, а також можливість отримання за допомогою швидких електронів потоків у-квантів і нейтронів при використанні спеціальних мішеней. [1]
Можливе застосування лінійних електронних прискорювачів і в області сільського господарства: наприклад, для дезінсекції зернових продуктів, підвищення стійкості бавовни до мікроорганізмів, стерилізації шкідливих комах. Енергія електронів, що використовуються з метою опромінення, лежить в межах до 30 - 106 ев. [2]
Принцип дії лінійного електронного прискорювача полягає в наступному. Потужні електронні лампи - - магнетрон або клістрон - генерують радіочастотні хвилі, які направляються в відкачаний диафрагмированного хвилевід. З одного кінця в нього инжектируются імпульси електронів, які як би підхоплюються прискорює вільний і рухаються зі зростаючою швидкістю до іншого кінця. При цьому електрон отримує енергію безперервно і рівномірно по всій довжині хвилеводу. [3]
Регулювання енергії в лінійних електронних прискорювачах дозволяє розширити його можливості як знаряддя дослідження, а також розсовує межі застосування для прикладних цілей. При регулюванні енергії важливо знати і супутні зміни інших вихідних параметрів пучка електронів: струму електронів, ширини енергетичного спектра, фазової протяжності згустку, поперечного перерізу, кутовий розбіжність пучка та ін. Як відомо, прискорюють системи лінійних прискорювачів електронів, як правило, складаються з двох ділянок - групують і прискорює. При дослідженні динаміки з урахуванням можливості регулювання кінцевої енергії електронів слід брати до уваги специфіку кожного з ділянок прискорювача. Попередньо зробимо поділ прискорювачів по конструкційним особливостям. Їх можна розділити на дві групи: односекційні і багатосекційні установки, виходячи з кількості точок, в яких підводиться високочастотне харчування. Поділ прискорювачів на односекційні і багатосекційні необхідно при вивченні регулювання енергії, так як наявність однієї або декількох секцій визначає різні можливості керованого зміни енергії. [4]
Зі збільшенням струму прискорених частинок в лінійних електронних прискорювачах починає проявлятися ефект укорочення імпульсу струму. [5]
У табл. 8 - 4 наведені параметри деяких побудованих лінійних електронних прискорювачів на енергії до 30 МеВ. [6]
Розроблені спочатку для дослідницької роботи в галузі ядерної фізики, лінійні електронні прискорювачі виявилися ефективними також і в інших областях техніки, виробництві і медицині. [7]
Електрони високої енергії, отримані на генераторі Ван-де - Грааф або на іншому лінійному електронному прискорювачі. а також рентгенівські промені високої енергії використовують для здійснення процесів прищепленої кополімеризації. У цьому випадку застосовуються ті ж методи, що включають звичайне і попереднє опромінення в присутності або за відсутності повітря. [8]
В отримане співвідношення входять всі важливі величини, що характеризують диафрагмированного хвилевід як прискорює систему лінійного електронного прискорювача. [9]
Є досить велика кількість факторів, що впливають на вихідні характеристики пучка прискорених частинок в лінійному електронному прискорювачі. Наприклад, такі фактори, як нестабільність потужності і частоти живлять високочастотних генераторів, зміна температури диафрагмированного хвилеводу, нестабільність напруги силової мережі та інші, викликають зміна вихідних параметрів пучка. [10]
Прикладом подібних уповільнюють систем є спіраль, якісно розглядалася в § 11.1. Застосовувати спіраль при дуже малих уповільненнях, наприклад в лінійних електронних прискорювачах. не має сенсу, так як величина RCa в розглянутому режимі стає зникаюче малою. [11]
Для електронних синхротронів (як уже було сказано в главі Напередодні) нереалістично мріяти про енергії вище 100 ГеВ через радіаційних втрат, і тільки лінійні електронні прискорювачі дозволять (може бути) досягти вищих енергій. Новою рисою ультрарелятивістських прискорювачів є те, що їх використовують в якості так званих коллайдеров. Замість того щоб направляти пучок частинок на нерухому мішень, зіштовхують два зустрічних пучка. При цьому, звичайно, відбувається величезна втрата інтенсивності, і непосвяченим не завжди зрозуміло, навіщо так роблять. Частка з такою енергією, стикаючись з нерухомою частинкою мішені, в лабораторній системі координат виглядає у багато разів важче її, і їх зіткнення, подібне удару більярдною кулею по горошині, звичайно, не здатна розбити ні ту, ні іншу. У колайдері, навпаки, зіткнення двох частинок подібно зіткнення двох більярдних куль, в якому обидва можуть розбитися, що і є метою експерименту. Звичайно, існують розрахунки, що підтверджують ці примітивні міркування. [12]
Завдяки син-хротронному випромінювання споруда циклічних електронних прискорювачів з енергією, що перевищує кілька МЕВ, є серйозні труднощі, і тому вчені почали будувати і розробляти лінійні електронні прискорювачі. а також шукати шляхи боротьби з квантовими флуктуаціями. [13]