ПЕРЕЗАРЯДНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

ПЕРЕЗАРЯДНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

       

(тандем), высоковольтный ускоритель, в к-ром благодаря перезарядке ускоряемых ч-ц (изменению знака, а иногда и величины заряда) одно и то же ускоряющее напряжение используется дважды: отрицат. ионы ускоряются при движении к положительно заряженному высоковольтному электроду В, а положит. ионы, образовавшиеся после перезарядки,— при движении от него (рис. 1). Образующиеся после перезарядки ч-цы с различным

Рис. 1. Одинарный тандем: И — источник отрицат. ионов; Г — высоковольтный генератор; В — высоковольтный электрод; М — перезарядная мишень; П- — пучок отрицат. ионов; П+ — пучок положит. ионов; С — сепаратор.

Z+ ускоряются до разных энергий, поэтому для их разделения после ускорения требуется сепаратор — магнит с полем, перпендикулярным направлению движения ч-ц (см. МАСС-СПЕКТРОМЕТР). Энергия ч-ц на выходе П. у. равна ?=eu(Z++Z-), где u — напряжение высоковольтного генератора, a Z- и Z+ — числа элементарных зарядов ч-цы до и после перезарядки (обычно Z-=l). Дополнит. преимущество П. у.— нулевой потенциал ионного источника. Добавление ещё одного генератора противоположной полярности (двойной тандем, рис. 2) позволяет повысить энергию ч-ц до величины ?=eu(Z++2Z-).

Рис. 2. Двойной тандем: И — источник нейтр. ч-ц; П0 — пучок нейтр. ч-ц; Г1 — высоковольтный генератор первого ускорителя, B1 — его высоковольтный электрод; Г2 — генератор второго ускорителя; В2 — второй высоковольтный электрод; M1 и М2 — перезарядные мишени; П- — пучок отрицат. ионов; П+ — пучок положит. ионов; С — сепаратор.

Типичная энергия протонов, ускоряемых в П. у. ? = 10— 20 МэВ.

Идея использовать перезарядку для увеличения энергии ускоряемых ч-ц предложена У. X. Беннеттом (США) в 1935. Она была реализована лишь в 1958, после разработки эфф. источников отрицат. ионов и перезарядных мишеней — газовых и твёрдых (отрицат. ионы могут быть получены непосредственно из источника или перезарядкой положит. ионов на газовой или пароструйной мишени, перезарядкой при взаимодействии пучка с твёрдой поверхностью, покрытой атомами щелочных металлов, и т. д.).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ПЕРЕЗАРЯДНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

(тандем)- высоковольтный ускоритель, в к-ром благодаря перезарядке ускоряемыхчастиц (изменению знака, а иногда и величины заряда) одно и то же ускоряющеенапряжение применяется дважды: отрицат. ионы ускоряются при движении кположительно заряженному высоковольтному электроду, а положит. ионы, образовавшиесяпосле перезарядки, - при движении от него к электроду с нулевым потенциалом.

Схема перезарядного ускорителя:1 - источник отрицательных ионов; 2 - высоковольтный генератор;3- высоковольтный электрод; 4 - перезарядная мишень; 5,6 - пучки отрицательных и положительных ионов; 7 - сепаратор.

Использование перезарядки позволяет притом же напряжении генератора увеличить энергию протонов вдвое, а энергиюболее тяжёлых частиц в неск. раз. При этом облегчаются питание и обслуживаниеионного источника, к-рый находится под нулевым потенциалом. Образующиесяпосле перезарядки частицы с разл. зарядами ускоряются до разных энергий, <поэтому для их разделения после ускорения необходима сепарация, осуществляемаямагнитом с полем, перпендикулярным направлению движения частиц. Энергиячастиц на выходе П. у. равна =eU(n_+п ₊), где U - напряжение высоковольтного генератора, п_е и п ₊ е - заряды частиц до и после перезарядки(обычно п_= 1). Добавление ещё одного генератора с отрицат. полярностьюнапряжения (двойной тандем) повышает энергию частиц до =eU(2n_+ п ₊). Типичные величины напряжений, применяемыхв П. у., ~10 - 20 MB, в наиб. крупных П. у. - 25 - 30 MB.
Идея использовать перезарядку для увеличенияэнергии ускоряемых частиц предложена У. X. Беннеттом (W. Н. Bennett) в1935, однако она была реализована лишь в 1958 после разработки эфф. источниковотрицат. ионов и перезарядных устройств - мишеней. Перезарядная мишеньпредставляет собой трубку, в к-рую подаётся газ, или плёнку твёрдого вещества(углерода) толщиной неск. мкг/см ². Применение твёрдых мишенейпозволяет получить положит, ионы тяжёлых элементов с более высокой зарядностыо( п ₊ = 7 -10). Для дополнит. обдирки ионов после перезарядкина одном из участков ускорит. тракта может быть установлена ещё одна мишень.

Лит.: Комар Е. Г., Основы ускорительнойтехники, М., 1975; "Nuclear Instruments and Methods", 1974, v. 122, № 1/2(спец. выпуск).

М. П. Свиньин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.