Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Synkrotron
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
637
Synkrotron
638
liksom hos cyklotronen, en över ett
accelerations-gap anbragt, högfrekvent växelspänning användes
för att språngvis öka partiklarnas energi.
Frekvensen är härvid så avpassad, att partiklarna
hinna löpa ett varv under varje
växelspännings-period. För varje gång en partikel passerar gapet
accelereras den med en relativt obetydlig
spänning; genom att detta förlopp upprepas under ett
stort antal passager kan partikeln bibringas en
mycket hög slutenergi. — Verkningssättet är i
princip enkelt; en förutsättning är dock, att
partiklarna vid samtliga passager komma fram till
gapet i någorlunda rätt fas relativt
accelerations-spänningen. — Principen för s. och deras
fasstabilitet formulerades 1944 av V. Veksler, USSR,
och 1945, oberoende av Veksler, av E. M. Mc
Millan, U.S.A. För en laddad partikel, som rör
sig i ett magnetfält, gäller, att dess rörelsemängd
(impuls), d.v.s. produkten av massa och hastighet,
är proportionell mot banradie och magnetisk
fältstyrka (m. v = e. r . B). Vi antaga, att det
nå-gonstädes utefter en cirkulär partikelbana (fig. 1)
finnes ett
accelera-tionsspänningsgap,
hos vilket
spänningen varierar
sinusformigt enl.
fig. 2.
Spänningens frekvens är
så vald, att en
period noga
motsvarar ett varvs
löptid för partikeln.
Om partikeln
härvid skulle passera
gapet vid en
tidpunkt, då
spänningen är noll, känner
den varken
acceleration el.
retarda-tion; den har
jäm-viktsenergi. Men
om den skulle
komma tidigare till
gapet, t. ex. i punk-
ten a, accelereras den, med påföljd att banradien
ökas. Härmed ökar omloppstiden, så att
partikeln för varje gång den härefter passerar gapet
påverkas av en allt svagare
accelerations-spänning (a’, a"). På motsv. sätt dragés en
partikel, som råkar komma ”för sent” till gapet,
likaledes mot växelspänningens nollgenomgång.
Partiklarna utföra en dämpad svängningsrörelse
mot j ämviktsenergien. — För att successivt
bibringa partiklarna en allt högre energi låter man
magnetfältet relativt långsamt öka i styrka, vilket
kan ske genom att det alstras med hjälp av t. ex.
50-periodig växelström. De förut nämnda
svängningarna erhålla härvid samma karaktär som hos
rotorn i en synkronmotor; härav benämningen s.
Elektronsynkrotronen representerar
den måhända enklaste tillämpningen av nyss
beskrivna accelerationsprincip. Accelerationen
försiggår i ett ringformigt, evakuerat rör och
genomföres med konstant banradie, vilket
förutsät
E
Fig. 1. Partikelbana och
acce-lerationskammare vid
synkrotron. Magnetfältet B anses stå
vinkelrätt mot banans plan.
Fig. 2. Tidsdiagram av den
accelererande
högfrekvens-spänningen.
ter, att partiklarna inkomma i s. med en hastighet,
som närmar sig ljushastigheten (t. ex. 98%
härav, motsv. c:a 2 MeV), vilket kan åstadkommas
medelst en förkopplad och i s. inbyggd betatron.
När växelmagnetfältet c:a Vi period efter
injektionen har nått sitt maximum, är
elektronenergien maximal. — Den största elektronsynkrotron,
som (1953) är i funktion, finnes i Pasadena, Cal.,
och är beräknad för 1,000 MeV.
Medelst synkrocyklotronen, som
likaledes bygger på s.-principen, accelereras tunga
partiklar, d. v. s. protoner, deutoner och
ct-par-tiklar. Magnetfältet hålles konstant, och man
reducerar i stället accelerationsspänningens frekvens
under accelerationsförloppet. Partiklarna utgå
från en källa nära magnetens centrum och
vandra utåt längs en spiral (liksom i cyklotronen)
i samma mån som deras energi ökas.
Magnetfältet måste sålunda täcka hela ytan från centrum
till periferi, vilket leder till ytterst tunga och
därför dyrbara magnetkonstruktioner. De största
instrumenten av detta slag ge protonenergier av
c:a 600 MeV. En synkrocyklotron för 190 MeV
finnes vid Uppsala univ. (Gustaf Werners inst.
för kärnkemi; se bild vid Cyklotron) och
igång-kördes 1951. Dess magnet väger 650 ton.
Acce-lerationsfrekvensen s ä n k e s under
arbetsförloppet från 35 MHz vid starten till 26 MHz vid
full partikelenergi, varvid modulationsfrekvensen
är 240 Hz.
Även protonsynkrotronen (M. L.
Oliphant, Birmingham, 1943) användes, som
namnet antyder, för acceleration av tunga
partiklar. Här har man för att reducera kostnaderna
för magnetfältet gjort detta ringformigt och
låter, liksom vid elektronsynkrotronen,
magnetfältets styrka växa under accelerationen. På gr. av
den betydande relativistiska massökningen kan
man dock ej använda konstant accelerations
frekvens utan låter frekvensen stiga i takt med
hastighetsökningen. En protonsynkrotron för
protonenergier upp till 2,800 MeV finnes i
Brookhaven, nära New York; den har fått benämningen
cosmotron. Magneten väger 2,000 ton, och
banradien är 9 m. Accelerations frekvensen stiger
från 0,39 MHz vid injektionen till 4,2 MHz vid
maximal energi. Antalet accelerationer per min. är
10. — Trots att magnetfältet är ringformigt, blir
magnetvikten ändå mycket stor vid
protonsyn-krotroner för höga energier. Detta
sammanhänger med att partiklarna, som förut nämnts, ej
följa en enda bana utan utföra svängningar i
ra-diell och axiell led. Magnetgapets dimensioner
måste därför vara tilltagna så, att plats finnes
för partiklarnas svängningar. Det har emellertid
nyligen beräkningsmässigt visats, att
svängningarna avsevärt reduceras, om man uppdelar
fält-magneten i ett stort antal sektorer, varvid
magnetfältet i varannan sektor får falla hastigt med
ökande radie och i varannan på motsv. sätt får
stiga hastigt. Med denna modifikation av s.
räknar man med att kunna nå 100,000 MeV. Typen
i fråga benämnes den starkt fokuserande
s. el. A G-s ynkrotronen (av eng.
alterna-ting gradient).
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
