Микротрон

Микротро́н (от микро + ~~элек~~трон) (Ускоритель с переменной кратностью) — тип резонансных циклических ускорителей электронов. В микротроне ведущее магнитное поле и частота ускоряющего поля постоянны (как в циклотроне), однако период обращения сгустка на каждом обороте изменяется, так чтобы каждый раз частицы приходили в ускоряющий зазор в правильной фазе высокочастотного электрического поля.

Схема классического микротрона

Разрезной микротрон

Разрезной микротрон MAMI-B, третья ступень комплекса MAMI, для ускорения пучка электронов до 880 МэВ

Принцип действияПравить

Классический микротрон, идея которого была предложена в 1944 году Векслером^[1]^[2], представляет собой круглый дипольный магнит, но в отличие от циклотрона частицы инжектируются не в центре, а с краю, где установлены полые ускоряющие электроды. Далее частицы движутся по окружностям всё большего радиуса, получая на каждом обороте приращение энергии такое, чтобы новая частота обращения вновь была кратна частоте ВЧ-системы. Отметим, что такое изменение частоты обращения возможно только для ультрарелятивистских частиц (поэтому микротрон используется для лёгких частиц, электронов), в то время как в применяемом для нерелятивистских ионов циклотроне частота обращения не зависит от энергии. Ограничением энергии в микротроне служит размер электромагнита, создающего ведущее поле.

Ускоряющее электромагнитное поле имеет частоту микроволнового диапазона и в качестве источника энергии чаще всего используется магнетрон. Вывод пучка ускоренных частиц производится с любой орбиты микротрона с помощью магнитоэкранирующего канала (стальной трубки).

Разрезной микротронПравить

Модификация классического микротрона — разрезной или рейстрек-микротрон. В нём имеется два 180-градусных дипольных магнита («магнитное зеркало»), а между ними прямолинейные промежутки с ускоряющей ВЧ-системой и другими элементами. Для компактности, орбита пучка на разных оборотах может быть в прямолинейном участке разнесена в разные вакуумные камеры.

Некоторые микротроныПравить

Крупнейший в мире микротрон — последняя ступень в ускорительном комплексе MAMI в Майнцком университете, Германия. Комплекс состоит из 3,5 МэВ инжектора и каскада из четырёх микротронов, последний из которых имеет энергию 1,5 ГэВ на выпуске^[3].

В Физическом институте им. Лебедева в Москве в настоящее время идёт запуск 55 МэВ микротрона^[4]. Этот микротрон послужит источником гамма-излучения для обнаружения взрывчатых веществ.

ПримечанияПравить

↑ Векслер В.И. Новый метод ускорения релятивистских частиц // Доклады АН СССР. — 1944. — Т. 43, № 8. — С. 346—348. Архивировано 10 мая 2017 года.
↑ Микротрон в Физической энциклопедии Архивная копия от 27 апреля 2014 на Wayback Machine.
↑ MAMI — Accelerator Архивная копия от 1 августа 2010 на Wayback Machine.
↑ 55 MeV Special Purpose Race-Track Microtron Comissioning Архивная копия от 18 марта 2014 на Wayback Machine, A. I. Karev et al, Proc. RuPAC'2010, p. 31—318.

ЛитератураПравить

Капица С. П., Мелехин В. Н. Микротрон / предисловие П. Л. Капицы. — М.: Наука, 1969. — 211 с. — 2700 экз.

СсылкиПравить

Микротрон

[1] Векслер В.И. Новый метод ускорения релятивистских частиц // Доклады АН СССР. — 1944. — Т. 43, № 8. — С. 346—348. Архивировано 10 мая 2017 года.

[2] Микротрон в Физической энциклопедии Архивная копия от 27 апреля 2014 на Wayback Machine.

[3] MAMI — Accelerator Архивная копия от 1 августа 2010 на Wayback Machine.

[4] 55 MeV Special Purpose Race-Track Microtron Comissioning Архивная копия от 18 марта 2014 на Wayback Machine, A. I. Karev et al, Proc. RuPAC'2010, p. 31—318.

[1]

[2]

[3]

[4]