Пример изображения

Динамика изменения распределения активности ¹³N- аммиака в сердце и легких собаки, проведенное за приблизительно 3 минуты. Каждое изображение представляет результат регистрации в течении 10 секунд, два последних изображения - результаты 30-60 секундной регистрации.

ПЭТ томограф

Ускорители заряженных частиц

Релятивистские соотношения

Для частицы: E – полная энергия, p – импульс, m₀ - масса покоя, c - скорость света, b = v/c, v – скорость

Электрическое поле

Напряженность [В/м], Сила, действующая на заряд F = qE

Закон Гаусса

Для точечного заряда Поле внутри проводника равно 0

Потенциал U(∞) = 0 Для сферы R

Магнитное поле

Сила, действующая на заряд F = qv´B , где B – вектор магнитной индукции- Тесла [Тл].

Магнитный поток F - Вебер [Вб]

ЭДС =

Введение

Движение заряда в электрическом поле.

E = U/d.

F = eE

Ee/m.

Электрическое поле производит работу при перемещении заряда в нем, посколку сила, действующая на заряд и вектор смещения заряда лежат в одной плоскости. (dA = Fdy)

Задача 2.1 Найти скорости протона и электрона с кинетическими энергиями 10 МэВ

Условие использования нерелятивистского приближения:

E << m₉c²

Протон m_pc² = 1,510^-10 Дж = 938 МэВ Þ протон почти нерелятивистский

По Ньютону v_p = (2E_{p кин}/m_p)^1/2 =

(2*10*1,610^-13Дж/1,6710^-27кг)^1/2 = 4,3810⁷ м/с

точное значение 4.3410⁷ м/с

Электрон m_ec² = 0,8210^-13 Дж = 0,511 МэВ Þ электрон релятивистский

По Эйнштейну

1- b² = 0,00236 b = 0,9987 v_e = 2,996 м/с

(2*10*1,610^-13Дж/9,110^-31кг)^0,5 = 610⁸ м/с

Задача 2.2. Найти импульсы протона и электрона с энергиями 10 МэВ

p_p = v_pm_p = 4,3810⁷м/с *1,6710^-27кг = 7,310^-20кгм/с

p_e = (E² – m_e ²c⁴)^1/2 /c » E/c = 10,5*1,610^-13/310⁸ =5,610^-21кгм/с

Часто внесистемная единица МэВ/с (p_e = 10,5 МэВ/c)

Типы ускорителей заряженных частиц и принципы их работы.

Ускорители заряженных частиц — устройства для получения заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) больших энергий. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Магнитное поле может лишь изменить направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории).

Источник заряженных частиц (инжектор) - формирует пучок частиц, который характеризуется

• средней начальной энергией,

• током пучка,

• поперечными размерами и средней угловой расходимостью.

Эмиттанс (Э) - произведение радиуса пучка r на его угловую расходимость DW. (мм*мрад) Чем меньше эмиттанс, тем выше качество конечного пучка.

Яркость пучка = j/Э (j –плотность тока)

Электронная пушка

Схема электронной пушки: 1 — катод; 2 — модулятор; 3 — первый анод; 4 — второй анод; е — траектории электронов.

Площадь сечения сформированного пучка в сотни раз меньше площади эмитирующего катода, а плотность тока достигает сотен А/см².

Источники ионов (положительных однозарядных, отрицательных, многозарядных) - плазменные и с поверхностной ионизацией.

В плазменных ионы обра­зуются в газе или паре (около 10% элементов – газы при комнатной температуре) в разряд­ной камере с давлением от 10^-2 до I0^-1 Па. Ионы возникают при ионизации нейтральных атомов или молекул электронами и в процессе ионно-атомных соударений. Извлечение ионов осущест­вляется с помощью системы вытягивающих, а формирование - системой фокусирующих электродов. В плазменных источниках достигнуты токи пучка в десятки А

В источниках с поверхностной ионизацией эммитером ионов служит поверхность накаленного материала, работа выхода которого превышает потенциал ионизации падающих на него атомов. Рекордные плотности потока ионов достигают 0,1 А/см²