Синхротрон и изохронный циклотрон

Задача 2.10 Оценить плотность энерговыделения в медной мишени, бомбардируемой альфа-частицами с энергией 40 МэВ при токе пучка 1 мА и диаметре пучка 1 см.

В вертикальной плоскости спадающим по радиусу магнитным полем

B = B₀(r₀/r)ⁿ

0< n < 1. В циклотроне n» 0.01

Если E_k << mc²(полная энергия E_полн» const) не выполняется то

w = qB/m = qBc²/m₀c²(1 +E_k/m₀c²)

Для соблюдения синхронизма движения части­цы с изменением электрического поля B/m = const т.е. n < 0 Þ cуществование E_кmax

I_p внутри камеры - единицы мА и ограничивается условиями теплосъема. с нее. Выводится 10—20% I_p,

Магнитное ярмо циклотрона ОИЯИ на 35 МэВ по протонам весит 300 т, вес катушек возбуждения 70 т, диаметр магнитных полюсов – 150 см, потребляемая от сети мощность – 180 кВт. Габаритные размеры – 8*13 м² в плане и 4.5 м по высоте.

Мощность в пучке W = 4010⁶ В*10^-3А = 40 кВт

Больше 15 кВт снять с внутренней мишени не удаётся

В синхротроне f ВЧпеременная

f= qB/m = qBc²/2pm₀c²(1 +E_k/m₀c²)

f совпадает с частотой вра­щения лишь небольшой группы частиц.

Синхротрон работает в импульсном режиме с частотой повторения циклов, равной частоте модуляции высокого напряже­ния. Длительность отдельного импульса порядка сотен микросе­кунд. Вследствие этого ток ускоренных частиц не превосходит 2—3 мкА, наружу выводится лишь несколько процентов внутреннего тока.

DE/E @ 10^-2, внутренняя мишень может служить источником мезонов. Ускоряются протоны, дейтоны и a-частицы сотен МэВ. E_pmax 800—1000 МэВ.

Циклотрон с ази­мутальной вариацией магнитного поля (изо­хронный циклотрон). f_ВЧ= const. <B> увеличивается по радиусу и варьируется по азимуту. Фокусирующие силы больше дефокусирующих. Токи близки к циклотронным, энергия достигает нескольких сотен МэВ. Предусматривается изме­нение энергии частиц в десять и более раз. DE/E @ 0,2%

Задача 2.11. Оценить радиус и массу магнита гатчинского синхроциклотрона на 1 ГэВ при B = 2 Тл.

Дата добавления: 2013-12-12