Пеллетрон

Пеллетрон (от англ. pellet — шарик, катышек) — электростатический ускоритель, аналогичный по принципу действия ускорителю Ван де Граафа. Принципиальное различие в том, что электрический заряд переносится не диэлектрической лентой-транспортёром, а цепью, состоящей из электропроводящих звеньев (pellets), соединённых изолятором^[1], благодаря чему обладает большей устойчивостью прироста напряжения и большим током от 0,1 до 0,5 мА для увеличения тока возможное параллельное включение машин.

Принцип действия

Схема генератора

Устройство можно представить как систему конденсаторов с одной неподвижной обкладкой конденсатора (индуктор) и множества подвижных обкладок (пеллеты). При движении ленты подвижные обкладки получают заряд от источника постоянного напряжения $U_{excit.}$, отсоединяются от подзаряжающего валика и едут наверх. Ёмкость, максимальная во время заряда обкладки, из-за отдаления от второй обкладки уменьшается до значения $C_{min}$ в верхней токосъёмной цепи, а напряжение растёт по закону $U = U_{excit.}\frac{C_{max}}{C_{min}}$. При достижении верхней токосъёмной щётки заряд переходит на обкладку накопительного конденсатора. Эта обкладка делается сферической формы, что способствует уходу заряда с токосъёмной щётки, так как заряд всегда распределяется по поверхности проводящей сферы. Прирост напряжения также ограничивается током утечки коронного разряда. Высоковольтная энергия складывается из энергии возбуждения и механической работы, причём бо́льшая часть полученной энергии обусловлена механическим переносом заряда от индуктора к накопительному конденсатору.

По конструкции электростатические генераторы отличаются формой привода подвижных обкладок, переносящих заряд. Наибольшее распространение получили ленточные и дисковые варианты. Так как прирост напряжения зависит от изменения ёмкости, то в последних можно довольно легко достичь большую её разницу за счет малых зазоров и биений, также можно увеличить скорость переноса зарядов и использовать сравнительно низковольтное возбуждение, также можно соединить несколько машин последовательно, установив несколько дисков на одном валу.

Дисковый электростатический генератор

Пеллетрон часто размещают в герметичном сосуде, заполненном изолирующим газом, например SF₆ (гексафторидом серы). Характерные электрические напряжения на высоковольтном терминале пеллетрона составляют несколько мегавольт; максимальное полученное напряжение достигает 25 МВ (Oak Ridge National Laboratory, США)^[2], и это самый высоковольтный в мире ускоритель.В настоящее время пеллетроны довольно широко применяются для ускорения различных типов частиц, например позитронов, электронов, ионов в таких установках как ускорительные масс-спектрометры^[3] (например, для прецизионного радиоуглеродного анализа), инжекторы ионов и т. п.^[4]

Примечания

1. ↑ The Pelletron Accelerator, R.G. Herb, Proc. PAC’1971
2. ↑ The Tandem Electrostatic Accelerator
3. ↑ Accelerator Mass Spectrometry at the Tsukuba 12 MV Pelletron Tandem Accelerator, Proc. IPAC’2010, Kyoto.
4. ↑ Pelletrons 2002—2004, ppt-presentation by NEC.

Ссылки

• Pelletron.com — National Electrostatics Corporation