Юный техник 1957-08, страница 17

СЕМЕЙСТВО УСКОРИТЕЛЕЙ

Профессор Г. Бабат

Ускорители заряженных частиц — это одни из самых важных приборов в современной атомной физике, познающей тайны строения мельчайших частиц материи.

Наши познания о материи — от атомного ядра до звездных вселенных — мы расширяем, проводя все новые и новые опыты с заряженными частицами, ускоренными до огромных энергий в этих установках. Чем выше энергия ускоренных частиц, тем больше их «бронебойность», тем более удивительные результаты даст «стрельба» ими по «мишеням». Стремясь повышать энергию ускоренных частиц, ученые и конструкторы повышают мощность ускорителей, изменяют принципы ускорения частиц.

Какими же ускорителями располагает наука сегодня? Кан работают различные типы ускорителей и чем отличаются они друг от друга? Какие из них наиболее совершенны?

Мы попытались кратко рассназать об этом в настоящей статье, поясняющей цветную вкладку. На вкладке различные типы ускорителей показаны в виде плодов, «созревших» на ветвях «дерева ускорителей». Горизонтальные линии — это уровни энергии в миллионах электроновольт. Схемы важнейших типов ускорителей показаны более детально на другой полозине вкладки. Одинаковые приборы на дереве и на смежной странице показаны одинаковыми цифрами.

С правой стороны дерева вы видите ускорители прямого действия. Эта ветвь обозначена буквами ВВ — высоковольтные. Во всех таких ускорителях энергия заряженных частиц не может быть больше нескольких миллионов электроновольт.

На ветви ВВ — три «отростка». И. пос. Н — источники постоянного напряжения. И. пер. Н — источники переменного напряже ния. Между ними ИГ — импульсные генераторы. К источникам постоянного напряжения относятся электростатические генерато ры — ЭСГ. В современных лабораториях часто встречаются электростатические генераторы, в которых заряды переносятся ремнями из изоляционного материала. Схема подобного генератора обозначена на рисунке цифрой 7. Постоянный ток сверхвысокого напряжения можно также получить при помощи каскадных выпрямителей — КВ.

Источники переменного напряжения могут работать с токами низкой частоты — ТНЧ и с токами высокой частоты — ТВЧ.

До уровня энергии около 100 млн. электроновольт поднимается ветвь вихревых ускорителей — В, в которых переменный магнитный поток вызывает появление электрического вихря, начинающего кружить и ускорять электроны. Эти ускорители получили название бетатронов (6 — на рисунке).

Влево от общего ствола идет ветвь резонансных ускорителей — РУ. Именно на этой ветви непрестанно появляются все новые и новые побеги, тянущиеся все выше, ко все более грандиозным энергиям заряженных частиц.

Во всех типах РУ ускоряемые заряженные частицы — элентро-ны или ионы — многократно проходят через ускоряющие участки высокочастотного электромагнитного поля, с каждым таким проходом все увеличивая скорость. В этих ускорителях необходимо точное согласование, или, как говорят, поддержание резонанса между движением заряженных частиц и скоростью изменения электрических и магнитных полей, которые направляют и ускоряют движение заряженных частиц.

Высота каждой отдельной ступени ускорения в резонансных ускорителях невелика — обычно несколько тысяч вольт. Развитие этого типа ускорителей шло по пути непрестанного увеличения количества ступеней ускорения: от нескольких единиц в первых примитивных РУ до многих миллионов в современных резонансных устройствах.

Все РУ делятся на линейные — Л и циклические — Ц. В линейных ускорителях, как показывает само их название, ускоряемые шстицы движутся по прямой линии. На ветви Л показаны два

15