1tom - 0105.htm


Тип бета -спектрометра	п макс	дельном R, %
С аксиальным неодно-
родны.» полем .....	1 и - *≈ i о - ³	0,1≈0,;)
Приименные ...... С длинной линзой . - .	о- 1П-*≈ 5-10-³	1-10
С т<ор отпой линзой . . .	Г) ∙ 1 1) ~ ^;!

Лит.; Альфа-, бета- и гамма-спектроскопии, пер. с англ., в. 1, М., lOti'J; Абрамов A. H._t Казане к и П Ю. А., М а т у с о в и ч Е. С., Основы экспериментальных ШУГОДОИ ядерной физики, 2 или., М., 1977; Приименные бпта-спектро-тшугры п к\\ применение, Вильнюс, 1971; М 1 A d ] t> n о v i с М., Development of magnetic 3-ray spectroscopy, В., iu7fi; Detectors in nuclear science., «Nucl. Instr. and Mcth.», 1979, v. i(>2, Кг 1 ≈ 'Л.
В. Г. Ерозолимскип.
БЕТАТРОН ≈ циклический индукционный ускоритель элоктропов, п к-poAi энергия частиц увеличивается ;*а сч╦т вихревого ^локтрич. поля, создаваемого изменяющимся магя. потоком, пронизывающим орбиту частиц.
В 1922 Дж. Слонян (J . Slepiari) запатентовал ускоритель, использующий вихревое магн. поле. В 1928 Р. Видероэ (R. Wideroe) сформулировал условия существовании равновесной орбиты, т. е. орбиты пост, радиуса (т. н. условие Вндероэ, см. ниже). Однако первый действующий Б. был создан лишь в 1940 Д. Кор-стом (D. Kerst) на основе разработанной им (совместно с Р. Сррбсфом (R. Serber}) теории движения электронов в Б. и тщательной отработки конструкции ускорителя.
Переменный центр, магн поток создает в Б, вихревую :>дс индукции, ускоряющую электроны. Удержание ускоряемых электронов на равновесной круговой орбите осуществляется ведущим (управляющим) магн. полем, надлежащим обратим меняющимся во времени. Радиус г мгновенной орбиты, по к-рой обращается н момент t электрон с импульсом р в азимутально-снл-метрнчнам магн. поле, равен:
г =
еВ
(D
где В (г, t) магн. индукция поля, е ≈ величина па-ряда электрона. Для равновесной орбиты (r≈-/f=corist) нужно, чтобы импульс р менялся во времени нропор-
∙ *
цыонально удерживающему полю В\\ р ≈(е/?/с) #. Т.к.
t
скорость изменения импульса р - - е/? определяется напряж╦нностью ускоряющего алектрич. поля Е па Орбите, раиного по закону ал.-маги, индукции £ ≈
≈ Ф 2я/?е-≈ (Я/2с) #_ср (Ф≈поток магн. индукции через орбиту, Я_ср =тФ/лг*- ср. значение маги, поля внутри орбиты радиуса г), то для равновесной принты выполняется соотношение:
Его интегрирование да╦т:
В частности, при синхронном изменении li^_vнаиболее просто реализуемом практически, постоянства радиуса орбиты принимает вид:
(3)
п t^ слон не
∙1). (4)
Это условно [или бо,;юо точное условие (2)] на и. б о.-т а т р о н ц ы м у с л о и и е м, условием Лидеров или «условием 2 : 1».
Частица, инжектированная н ускоритель на равновесном радиусе с импульсом, определяемым соотношением (1) (т. н. р а и н о в о с н а я ч а с т и ц а), будет в процессе ускорении непрерывно обращаться по орбите пост, радиуса. Для частицы, инжектированной с др. нач. импульсом, мгновенная орбита будет иной, однако в процессе ускорения она станет медленно приближаться к раиновесион. Можно нокаиат!*, что е╦ расстояние от равновесной будет уменьшаться обратно пропорционально Б.
Для устойчивости равновесной орбиты необходимо, чтобы магн. поло В., удерживающее электроны на орбите, слегка спадало по радиусу (см. Фокусировка частиц в ускорителе): коэф. спадаиия п магц. поля но радиусу, определяемы!] соотношением
п
г
___
(5)
должок находиться
в пределах: О < п < 1.
В действительности, чтобы избежать резонансной раскачки частиц гармониками магн. ноля и др, резонансных явлений, он должен быть зафиксирован в еще более ж╦стких пределах; обычно п≈0,0≈0,7. Требуемый спад магн. поля и его однородность по азимуту достигаются с помощью спец, профилирования магн. полюсов, формирующих управляющее магн. поле, и дополнит, компенсирующих обмоток, регулирующих азимутальную вариацию поля.
В процессе ускорения амплитуды колебаний частиц около мгновенной орбиты (т. е. б е т а т р о н н ы х к о-л е б а н и п) уменьшаются обратно пропорционально
У В (т. е. для U. обратно пропорционально У р}, так что ускоряемый поток электронов сосредоточивается вблизи равновоснон орбиты.
Типичная схема Б. показана на рис. 1. Электромагнит мерим, тока созда╦т порем, магн. поток между сердечниками 7 и управляющее магн, коле в зазоре между профилированными полюсными наконечниками 2.
Рик. 1. Схематический pay pen бетатрона: J ≈ центральный сердечник; 2 ≈ полюсные на-3 ≈ ≥-кольцевой иа-нуумной камеры; 4 ≈ ярмо магнита;
J ≈ ОбмОТКИ ЗД1РКТ-
ро магнита.
Сердечник электромагнита выполнен ии тонкого листового («трансформаторного») же лоза для уменьшения в ном BHXpeiihiv токов. Инжектором служит электронная пушка, располагаемая вблизи вакуумной каморы 3 и периодически впускающая электроны примерно но касательной к равновесной орбите в тот момент, когда значение управляющего магн. тюля соответствует импульсу инжектируемых электронов.
Магн. поле меняется периодически (рис. 2, «), ускорение производится на участке (/└, t_K) роста управляющего мугн. ноля. Н конце цикла ускорения с помощью спец. «смущающей» обмотки нарушают соотношение (2), обос1юч.нвик)що,о постоянство радиуса орбиты. Пучок отклоняется от равновесной орбиты и можот бить ]млводогг H:I ускорит, камеры (см, Иыаод пучка] или направлен на мишень, расположенную внутри камеры вдали от равноно-сноп орбиты.
Н большинство 1>. управляющее поле/? и индуцирующий поток меняются синхронно (рис. 2, а). При этом маги, поло па орбите не .можот превышать половины макс, поли #_Maitd определяемого насыщенном железа. Чтобы избежать «того ограничения, и прк-рых установках применено т. н. п о д м а г п и ч и н а н и е: н соответствии с соотношением (3) и управляющей поле с помощью дополнит, обмотки нподптсм постоянная составляющая #_п (рис. 2, б), что IIO:JHO;IMOT почти удвоить его макс. ;шач(Ч1ио.
о
а.

199
") }