Your SlideShare is downloading. ×
Prezentace do jaderne fyziky havelkova monika
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Prezentace do jaderne fyziky havelkova monika

486
views

Published on


0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
486
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
2
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Kruhové urychlovače
  • 2. OsnovaHistorie kruhových urychlovačůNejznámnější kruhový urychlovač-cyklotronHistorie cyklotronuKonstrukce a princip cyklotronuDalší kruhové urychlovače
  • 3. HistorieDo 30. let 20. století byly jedinými zdroji částic ovysoké energii záření radionuklidů a kosmickézáření. Kosmické záření bylo důkladně zkoumáno,fotografováno a byla v něm objevena řada novýchčástic (pozitrony, mezony, …). Lze v něm někdyzachytit též částici o mimořádně vysoké energii, ale toje otázka náhody a štěstí.Aby bylo možné zkoumat složení a zákonitostipřeměn částic, je třeba použít rychle letící částice jakostřely. Čím menší oblast prostoru chceme zkoumat,tím větší energii musíme částici dodat.
  • 4. Velikost rychlosti částice s nenulovouklidovou hmotností se přitom postupněpřibližuje hranici velikosti rychlosti světla vevakuu a zároveň roste její relativistickáhmotnost. Proto je k urychlení částic zapotřebívelká energie.Tyto velké energie dodávají částicímurychlovače.
  • 5. Kruhový urychlovačNejvětší současné urychlovače jsou kruhovéurychlovače, v nichž se pohybují nabité částicev magnetickém poli po zakřivené trajektorii.V kruhovém urychlovači je dráha urychlovanýchčástic zakřivena magnetickým polem, takže bezdalšího urychlování by byla kruhová. Částice jsoupodobně jako u lineárního urychlovačeurychlovány elektrickým polem. Příkladem tohototypu je cyklotron.
  • 6. CyklotronCyklotron, jinak též cyklický vysokofrekvenční urychlovač slouží k urychlování těžkých nabitých částic pomocí vysokofrekvenčního elektrického pole.Používá se od roku 1930, kdy Ernest Orlando Lawrence postavil první funkční prototyp.
  • 7. Schematické znázornění cyklotronu:
  • 8. Historie cyklotronu Prvního předchůdce cyklotronu postavil roku 1929 až 1930 americký fyzik Ernest Orlando Lawrence z University of California. Měl průměr jen necelých 10 cm a výstupní energii 80 keV. V roce 1931 postavil přístroj o průměru komory 22,5 cm a výstupu 0,5 MeV. Další dva cyklotrony vybudovala univerzita v letech 1933-1935, pátý univerzitní cyklotron byl dokončen v roce 1938. Energie urychlených částic již dosahovala několika desítek MeV, což je několikrát více, než poskytovaly tehdy používané přirozené radionuklidy. Poslední cyklotron už narazil na meze, dané relativistickým nárůstem hmotnosti částic. Pro její kompenzaci musel mít hlavní magnet nehomogenní magnetické pole Cyklotrony se staly jako součástí mnoha fyzikálních laboratoří. Například roku 1939 postavil tým pod vedením fyzika Igora Kurčatova první sovětský cyklotron.
  • 9. Konstrukce cyklotronuKonstrukce cyklotronu není tak masivní, jako u lineárních urychlovačů částic, je však obvykle složitější. Cyklotron se skládá ze tří hlavních částí a to: -Velmi silný elektromagnet. -Zdroj napětí o vysoké frekvenci -Urychlovací komora s párem dutých urychlovacích elektrod (duantů).
  • 10. Princip cyklotronu Částice se pohybují uvnitř dutých urychlovacích elektrod svou setrvačností a jejich dráha je zakřivována magnetickým polem, orientovaným kolmo na rovinu dráhy částic. Duté elektrody působí jako Faradayova klec a proto uvnitř nich neovlivňuje dráhu částic elektrické, ale pouze magnetické pole. Urychlování probíhá pouze v mezeře mezi duanty. Ty jsou napájeny vysokofrekenčním střídavým proudem vhodné frekvence. Elektrické pole mezi duanty působí vždy takovým směrem, aby zvýšilo rychlost částic. Kinetická energie urychlené částice může po mnoha obězích dosáhnout hodnoty až 50 MeV.
  • 11.  U cyklotronu je magnetické pole využíváno pouze k vedení svazku částic a nikoliv k jejich urychlování. Pole je orientováno kolmo na dráhu částic. Způsobuje zakřivování dráhy do kruhu. Při rostoucí rychlosti částic se poloměr tohoto kruhu zvětšuje, takže částice se pohybují po přibližně spirálové dráze. Doba průchodu jednotlivými smyčkami spirály je ale konstantní (rychlejší částice se pohybují po kruhu o větším poloměru). Ve zkratce by se princip zařízení dal popsat: „Opakovaným průchodem svazku částic urychlovacím zařízením.“
  • 12. Další kruhové urychlovače Betatron -indukční urychlovač elektronů. Elektrony na dráze s konstantním poloměrem jsou urychlovány silou elektromagnetické indukce. Složení: jadro, na něm vinutí elektromagnetu, uvnitř urychlovací trubice. Největší betatron – energie elektronů ~ 340 MeV, běžné – do 50 MeV. Často jako zdroje brzdného záření pro technické a lékařské účely.
  • 13.  Synchrocyklotron (fázotron) -na počátku urychlování klasický cyklotron. Později relativistický vzrůst hmotnosti urychlované částice → snižování (modulace) frekvence VF generátoru. Omezení dáno velikostí magnetu. Jeden z největších je v SÚJV Dubna – E = 680 MeV pro protony. Magnet má hmotnost 7000 tun a objem odčerpaného prostoru je 35 m3.
  • 14.  Synchrotron -velikost magnetického pole se mění. Poloměr dráhy zůstává konstantní. A) Elektronový synchrotron – pro elektrony v → c frekvence synchrotronu se nemění B) Protonový synchrotron – rychlost se mění v širokém rozmezí, frekvence synchrotronu se mění. Poloměr dráhy je:
  • 15.  Největší urychlovače nyní jsou: o Protonové: o Elektronové:
  • 16. Děkuji za pozornost

×