Министерство образования и науки Российской Федерации

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»

ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Кафедра автоматики, контроля и диагностики

ОТЧЕТ

по научно-исследовательской работе

«Ускоритель заряженных частиц - Синхротрон»

Выполнил: студент гр. ЭиА-С11	____________________ подпись, дата	В.И.Королев
Принял: к. т. н., доц. каф. АКиД	____________________ подпись, дата	П.А. Белоусов

Обнинск, 2014 г.

Оглавление

Введение 3

1.Основная часть. 6

1.1. Устройство синхротрон. 6

Общий вид 6

Магнитная система 9

Ускоряющая система 12

Ввод и вывод частиц 13

2. Физические установки в синхротроне. 17

2.1.Вершинный детектор 18

2.2. Трековый детектор 19

2.3. Калориметр 19

3.Способ инжекции пучка накопительное кольцо 20

4.Способ ускорения электронов. 20

4.1. Способы охлаждения пучка заряженных частиц. 21

5. Как на ускорителе изучают свойства частиц 26

5.1. Режим работы ускорителя 27

5.2. Анализ статистики 27

5.3. Сравнение с теоретическими вычислениями 28

6. Временной срез проблемной области 29

7. Основные проблемы и пути их решения 30

8. Научные группы 31

Заключение 35

Введение

Целью работы является анализ научно-технической информации по ускорителям заряженных частиц и в частности синхротрона :

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

• Провести анализ различных баз данных научно-технической информации

• Провести отбор, ранжирование источников по важности и другим критериям

• Просмотреть и собрать список актуальных патентов

Ускори́тель заря́женных части́ц — класс устройств для получения заряженныхчастиц (элементарных частиц, ионов) высоких энергий. В основе работы ускорителя заложено взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Электрическое поле способно напрямую совершать работу над частицей, то есть увеличивать её энергию. Магнитное же поле, создавая силу Лоренца, только отклоняет частицу, не изменяя её энергии, и задаёт орбиту, по которой движутся частицы. Конструктивно ускорители можно принципиально разделить на две большие группы. Это линейные ускорители, где пучок частиц однократно проходит ускоряющие промежутки, и циклические ускорители, в которых пучки движутся по замкнутым кривым (например, окружностям), проходя ускоряющие промежутки по многу раз. Можно также классифицировать ускорители по назначению: коллайдеры, источники нейтронов, бустеры, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители.

Задачи, стоящие перед ускорителями:

Ускорители заряженных частиц используются в основном для изучение строения атома, исследования состава и строения нашей вселенной, измерения космических расстояний и просто исследования времени как физической величины.

Высоковольтный ускоритель (ускоритель прямого действия)

Идеологически наиболее простой линейный ускоритель. Частицы ускоряются постоянным электрическим полем и движутся прямолинейно по вакуумной камере, вдоль которой расположены ускоряющие электроды. Ускорение заряженных частиц происходит электрическим полем, неизменным или слабо меняющимся в течение всего времени ускорения частиц. Важное преимущество высоковольтного ускорителя по сравнению с другими типами ускорителей — возможность получения малого разброса по энергии частиц, ускоряемых в постоянном во времени и однородном электрическом поле. Данный тип ускорителей характеризуется высоким КПД (до 95 %) и возможностью создания сравнительно простых установок большой мощности (500 кВт и выше), что весьма важно при использовании ускорителей в промышленных целях.

Высоковольтные ускорители можно разделить на четыре группы по типу генераторов, создающих высокое напряжение:

• Ускоритель Ван де Граафа. Ускоряющее напряжение создаётся генератором Ван де Граафа, основанном на механическом переносе зарядов диэлектрической лентой. В современных модификациях (пеллетронах) лента заменена цепью. Максимальные электрические напряжения ~20 МВ определяют максимальную энергию частиц ~20 МэВ.

• Каскадный ускоритель. Ускоряющее напряжение создаётся каскадным генератором (например, генератором Кокрофта-Уолтона, который создаёт постоянное ускоряющее высокое напряжение ~5 МВ, преобразуя низкое переменное напряжение по схеме диодного умножителя.)

• Трансформаторный ускоритель. Высокое переменное напряжение создаёт высоковольтный трансформатор, а пучок проходит в нужной фазе вблизи максимума электрического поля.

• Импульсный ускоритель. Высокое напряжение создаётся импульсным трансформатором при разряде большого количества конденсаторов.