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 .

Принцип действия

Классический микротрон, идея которого была предложена в 1944 году Векслером , 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 микротрон

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 микротроны

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

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

Примечания

Литература

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

Ссылки