Измерение неизмеримого - Абрамов А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Другой резонансный ускоритель электронов называют микротрон, поскольку в нем частицы ускоряются сверхвысокочастотным полем микроволнового диапазона длиной волны
120
Рис. 33. Микротрон:
1 - источник электронов (катод); 2 - камера ускорителя; 3 - выводной магнитный канал; 4 — резонатор; 5 - волновод, соединяющий высокочастотный генератор с резонатором
в несколько сантиметров. Принцип устройства микротрона очень прост. Между круглыми полюсами магнита, создающего однородное и постоянное во времени магнитное поле, расположена ускорительная вакуумная камера (в этой части микротрон очень похож на рассмотренный ранее циклотрон, поэтому его иногда называют электронным циклотроном). У самого края ускорительной камеры устанавливают полый резонатор (рис. 33), в котором с помощью специального генератора возбуждаются электрические колебания сверхвысокой частоты. На стенке резонатора находится подогреваемый электрическим током катод. Испускаемые катодом электроны подхватываются электрическим полем, ускоряются до энергии около 1 МэВ и через небольшое отверстие выходят из резонатора в ускорительную камеру. Далее, двигаясь по инерции, они под действием магнитного поля описывают круг и через другое .отверстие снова попадают в резонатор. Получив новую порцию энергии, электроны после резонатора опять летят по окружности, но
121
уже большего радиуса. Можно так подобрать частоту электрических колебаний, их амплитуду и напряженность магнитного поля, чтобы каждый раз, попадая в резонатор, электроны встречали поле нужного направления и ускорялись до тех пор, пока не дойдут до края камеры, после чего их можно вывести из ускорителя и направить на мишень. В настоящее время в Советском Союзе и в некоторых других странах действует много микротронов, ускоряющих электроны до энергии 15—30 МэВ.
Для ускорения электронов можно использовать и линейные резонансные ускорители; с их помощью можно получить даже более интенсивные пучки электронов и притом с большей энергией, чем на ускорителях других типов. Уже сейчас на линейных ускорителях электронов достигнута энергия несколько гита-электрон-вольт и проектируются установки на еще большие энергии.
В настоящее время ускорители электронов помимо научных исследований широко применяются в технике для облучения и просвечивания массивных деталей, в медицине для лечения злокачественных опухолей, а также для многих других целей.
ЧЕМ ХОРОШИ УСКОРИТЕЛИ?
Мы кратко познакомились с основными типами современных ускорителей, начиная от малюток, помещающихся на обыкновенном столе, и кончая гигантами, требующими для своего размещения громадных площадок, специальных сооружений и т. д. Но стоит ли тратить громадные средства для их создания? Давайте отметим их основные преимущества по сравнению с естественными источниками излучения.
1. В ускорителях можно ускорять любые заряженные частицы, тогда как при радиоактивном распаде получаются только электроны, позитроны и а-частицы. Правда, в качестве сопутствующего излучения при радиоактивном распаде возникают еще и 7-кванты, а при спонтанном делении — нейтроны, однако с помощью ускорителей, используя различные вторичные процессы в мишенях, можно легко получать и эти частицы, а также античастицы, мезоны, гипероны и другие, которые с помощью радиоактивных источников получить вообще невозможно.
2. Ускорители позволяют получить частицы энергией до сотен гигаэлектрон-вольт, тогда как диапазон энергий частиц,
122
возникающих при радиоактивном распаде, весьма ограничен. Здесь, однако, следует отметить, что в приходящих к нам из глубин Вселенной космических лучах встречаются частицы энергией до 1018 —1019 эВ, что намного превышает максимальную энергию, полученную в современных ускорителях: 4-Ю11 эВ. Но ускорительная техника очень быстро развивается: за последние 40 лет энергия ускоряемых частиц возросла более чем в 100 тысяч раз. Успешный прогресс в этой области позволяет надеяться, что в недалеком будущем удастся получить частицы еще больших энергий, чем сейчас.
3. Интенсивность излучения ускорителей намного превышает интенсивность обычных радиоактивных препаратов. Мы видели, что при токе в пучке 200 мкА на мишень попадает 12,5 • 1014 частиц в 1 с — это по числу частиц эквивалентно излучению почти 34 кг радия. В то же время на всей Земле количество добытого радия измеряется несколькими килограммами. Высокая интенсивность излучения ускорителей сокращает время эксперимента и позволяет изучать многие редкие явления, которые в других условиях практически не наблюдались.
4. Ускоритель гораздо удобнее в работе. Энергию частиц и интенсивность пучка легко регулировать, тогда как излучение радиоактивного вещества не поддается никаким внешним воздействиям. Ускоритель может работать круглосуточно в постоянном режиме, в то время как многие радиоактивные вещества быстро распадаются. Если ускоритель выключить, то излучение от него прекращается, что очень удобно при осмотре, ремонте, подготовке новых экспериментов. Радиоактивный же препарат является постоянным источником излучения, и его нельзя "выключить", поэтому от излучения препарата приходится защищаться не только при работе с ним, но и при хранении и перевозках.
