Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634620)
Контекстум
.

Физические принципы ускорения заряженных частиц (187,00 руб.)

0   0
Первый авторМилантьев В. П.
ИздательствоМ.: РУДН
Страниц129
ID221379
АннотацияВ данном пособии изложены основные физические механизмы ускорения заряженных частиц, как традиционные, так и альтернативные, и рассмотрены основные типы ускорителей, использующих эти механизмы. Пособие представляет собой введение в физику ускорителей. Вопросы техники ускорителей не рассматриваются. Для более полного изучения проблемы ускорителей следует обратиться к специальным руководствам.
Кому рекомендованоПособие основано на конспектах лекций, которые автор в течение ряда лет читал для студентов-физиков РУДН. Оно может быть полезно также для всех интересующихся современными проблемами физики.
ISBN978-5-209-03636-4
УДК621.384.6
ББК22.381.1
Милантьев, В. П. Физические принципы ускорения заряженных частиц : учеб. пособие / В. П. Милантьев .— Москва : РУДН, 2011 .— 129 с. : ил. — ISBN 978-5-209-03636-4 .— URL: https://rucont.ru/efd/221379 (дата обращения: 20.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

В.П. Милантьев ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УСКОРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Учебное пособие Москва Российский университет дружбы народов 2011 1 УДК 621.384.6 ББК 22.381.1 М 60 Утверждено РИС Ученого совета Российского университета дружбы народов Рецензент – доктор физико-математических наук, профессор В.И. Санюк Милантьев, В. <...> М 60 Физические принципы ускорения заряженных частиц [Текст] : учеб. пособие / В.П. Милантьев. <...> ISBN 978-5-209-03636-4 В данном пособии изложены основные физические механизмы ускорения заряженных частиц, как традиционные, так и альтернативные, и рассмотрены основные типы ускорителей, использующих эти механизмы. <...> ISBN 978-5-209-03636-4 ББК 22.381.1 © Милантьев В.П., 2011 © Российский университет дружбы народов, Издательство, 2011 2 ВВЕДЕНИЕ Блестящие эксперименты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц, источниками которых являлись радиоактивные элементы, привели к открытию атомного ядра. <...> После открытия позднее Резерфордом протона и осуществления первого искусственного превращения ядер (1919 г.) с помощью тех же альфа-частиц стало ясно, что для исследования строения ядер необходимо иметь направленные пучки заряженных частиц больших энергий. <...> Ускорители позволили получать направленные пучки заряженных частиц с большой интенсивностью, эквивалентной десяткам и сотням килограммов естественных радиоактивных веществ. <...> С этими полями связаны различные механизмы ускорения. <...> В 1931–1932 гг. был создан каскадный генератор Кокрофта – Уолтона (Великобритания), в котором протоны были ускорены до энергии около 700 кэВ. <...> Новый этап в развитии ускорителей был связан с идеей о резонансном методе ускорения, не требующем высокого напряжения. <...> Простую схему такого ускорения, предложенную шведским физиком Г.А. Изингом и развитую Р. <...> , который впервые построил циклический резонансный ускорительциклотрон (1930 г). <...> Циклотрон не позволял получать электроны высоких энергий, поскольку электроны быстро становятся релятивистскими, что приводит к нарушению <...>
_Физические_принципы_ускорения_заряженных_частиц.pdf
В.П. Милантьев ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ УСКОРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Учебное пособие Москва Российский университет дружбы народов 2011 1
Стр.2
УДК 621.384.6 ББК 22.381.1 М 60 У т в е р ж д е н о РИС Ученого совета Российского университета дружбы народов Реце нзе н т – доктор физико-математических наук, профессор В.И. Санюк Милантьев, В.П. М 60 Физические принципы ускорения заряженных частиц [Текст] : учеб. пособие / В.П. Милантьев. – М. : РУДН, 2011. – 124 с.: ил. ISBN 978-5-209-03636-4 В данном пособии изложены основные физические механизмы ускорения заряженных частиц, как традиционные, так и альтернативные, и рассмотрены основные типы ускорителей, использующих эти механизмы. Пособие представляет собой введение в физику ускорителей. Вопросы техники ускорителей не рассматриваются. Для более полного изучения проблемы ускорителей следует обратиться к специальным руководствам. Пособие основано на конспектах лекций, которые автор в течение ряда лет читал для студентов-физиков РУДН. Оно может быть полезно также для всех интересующихся современными проблемами физики. ISBN 978-5-209-03636-4 ББК 22.381.1 © Милантьев В.П., 2011 © Российский университет дружбы народов, Издательство, 2011 2
Стр.3
ВВЕДЕНИЕ альфа-частиц, источниками которых являлись радиоактивные элементы, привели к открытию атомного ядра. После Блестящие эксперименты Резерфорда по рассеянию открытия позднее Резерфордом протона и осуществления первого искусственного превращения ядер (1919 г.) с помощью тех же альфа-частиц стало ясно, что для исследования строения ядер необходимо иметь направленные пучки заряженных частиц больших энергий. Возникла идея о создании ускорителей – устройств для получения таких частиц. С их созданием необходимость использования радиоактивных препаратов отпала. Ускорители позволили получать направленные пучки заряженных частиц с большой интенсивностью, эквивалентной десяткам и сотням килограммов естественных радиоактивных веществ. В этом было огромное преимущество ускорителей как инструментов в ядерной физике. Источниками частиц высоких энергии могут служить также потоки частиц, рождаемых в космическом пространстве, – космические лучи. Однако интенсивность этих источников очень мала, и она быстро убывает с ростом энергии частиц. В 20-х гг. ХХ в. было высказано немало идей об ускорении частиц, но в то время не все они могли быть реализованы по техническим причинам. Любой физический механизм ускорения связан с приобретением энергии заряженными частицами за счет работы электрического поля. Магнитное поле, как известно, может изменить только направление вектора скорости частицы, а не его величину. Для ускорения используют статические, индукционные, высокочас3
Стр.4
ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................. 3 Глава 1. Основные типы линейных ускорителей.................................. 12 1.1. Высоковольтные ускорители................................................................... 12 1.2. Линейные резонансные ускорители.................................................... 17 1.3. Фазовые колебания в линейном резонансном ускорителе... 24 Глава 2. Циклические ускорители.................................................................... 32 2.1. Бетатрон................................................................................................................ 32 2.2. Принцип жесткой фокусировки.............................................................. 41 2.3. Ускорители с постоянным магнитным полем................................ 46 2.4. Ускорители с постоянным радиусом орбиты.................................. 50 2.5. Синхротронное излучение.......................................................................... 53 Глава 3. Встречные пучки частиц и накопительные кольца........ 57 3.1. Столкновения частиц .................................................................................... 57 3.2. Светимость встречных пучков................................................................. 62 3.3. Охлаждение пучков заряженных частиц............................................ 65 3.4. Современные коллайдеры.......................................................................... 71 Глава 4. Коллективные методы ускорения................................................ 79 4.1. Общий обзор коллективных методов ускорения ......................... 79 4.2. Когерентные методы ускорения ............................................................ 81 4.3. Ускорение электронных колец................................................................ 84 4.4. Механизмы лазерно-плазменного ускорения................................. 86 123
Стр.124
Глава 5. Лазерное вакуумное ускорение...................................................... 92 5.1. Механизмы вакуумного ускорения электронов лазерным излучением................................................................................... 92 5.2. Пондеромоторное ускорение.................................................................... 94 5.3. Механизм циклотронного авторезонанса......................................... 96 Глава 6. Другие альтернативные методы ускорения...................... 104 6.1. Механизм гиромагнитного авторезонанса.................................... 104 6.2. Обращенный лазер на свободных электронах ............................ 107 6.3. Ускорение при обращенном эффекте Черенкова....................... 109 6.4. Серфотронное ускорение......................................................................... 110 6.5. Кильватерное ускорение в волноводах........................................... 113 ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................ 115 ЛИТЕРАТУРА.................................................................................................................. 116 ОПИСАНИЕ И ПРОГРАММА КУРСА................................................................... 117 124
Стр.125