i
 - - I bob. Tezlatgichlar va ularning turlari

i
- injeksiya energiyasi, W - sinxrofazotron maksimum
energiyasi, H lar mos ravishda magnit maydon kuchlanganligi.
W
i
<<W ekanligini e’tiborga olib (12) ifodadan:
(13)
kelib
chiqadi.
Injeksiya energiyasi qancha ortsa, sinxrofazotron energiyasi kvadratik
marotaba
otrib
boradi.
Hozirgi vaqtda ko‘plab sinxrofazotronlar ishlab turibdi, masalan, AQSH,
Bataviyada 500 GeV
energiyali, kelajakda maksimum energiyasini 1000
GeV gacha oshirmoqchi, Serpuxovda 76 GeV li, kelajakda energiyasini 3000
GeV
gacha yetkazishlikni rejalashtirgan.
1.4. Mikrotron bezatron tezlatgichlar.
Siklotronda elektronlarni tezlatib bo’lmaydi, sababi ular tez relyativistik
tezlikka erishadilar. Shunga qaramay shunday tezlatkichlar mavjudki ularda
elektronlar bir jinsli magnit maydonida elektr maydon impulsi bilan tezlatiladi.
Bunday turdagi tezlatkichlarni mikrotron deyiladi (ba’zan elektron siklotroni deb
ham aytiladi). Mikrotronda zarracha tezlatkich kamerasiga magnit maydonning
markaziy qismiga kiritilmasdan balki chetiga kiritiladi.Zarracha chiqish joyiga
kovak(ichi bo’sh) tezlatuvchi rezonator joylashtiriladi.Reznatorda zarracha har bir
aylanishida elektronning tinchlikdagi energiyasiga aniqteng bo’lgan 0,511 MeV
energiya oladi. Elektronning n-chi aylanish davri T
n
birinchi aylanish davriga karrali
bo’ladi:
.
/
1
2
2
2
1
c
v
eH
nmc
nT
T
n
−
=
=
(14)
Shuning uchun ham elektron har bir aylanishda rezonatorga tezlatish momentida
tushadi.
7-расм. Mikrotron sxemasi.
1 –rezonator, 2 –elektronlar
траекторияси.
Mikrotronda elektronlar radiusi oshib boruvchi aylana bo’yicha harakatlanib,
hamma aylanalar rezonator ichida bir-biriga tegadi (7-rasm).Mikrotronlar impuls
rejimida ham, uzluksiz rejimda ham ishlay oladi.Ushbu tezlatkichlarda erishilgan
chegaraviy energiya 50-100 MeVlar atrofida baholanadi.Energiyaning keyingi
oshishiga magnit maydoniga qo’yiladigan shartlar halaqit beradi.Hozirgi kunda
mavjud bo’lgan mikrotronlar 4 dan 30 MeV gacha bo’lgan energiyaga egadirlar.
Energiya oshishi bilan mikrotronlarda intensivlik keskin tushadi. Masalan 13 MeV
energiyali mikrotron impulsda 100 mA, 30 MeV energiyali mikrotronda esa atiga
0,05 mA tok beradi. Odatda o’rtacha tok impuls qiymatidan uch tartibgacha kamdir.
Mikrotronning afzalliklariga elektronlar dastasi chiqishining soddaligi, dastaning
yuqori monoenergetikligi(faqat elektrostatik tezlatkichlarga yon beradi) va past
energiyalarda yetarlicha yuqori intensivlilikka ega bo’lishlari kiradi. Shuning uchun
ham past energiyalarda mikrotron perspektiv turdagi elektron tezlatkich
hisoblanadi.Hozirgi kunda mikrotron respublikamizning Samarkand davlat
universitetida mavjud bo’lib, uning parametrlari quyidagicha: maksimal orbitalar
soni – 22; birinchi tezlatish rejimida elektronlar maksimal energiyasi – 13 MeV;
ikkinchi tezlatish rejimida – 22,5 MeV; birinchi rejimdagi o’rtacha tok 30 mkA
gacha; ikkinchi rejimda 20 mkA gacha; impuls toki 20 mA; impuls tokining
davomiyligi – 2,3 mks; iste’mol qiladigan quvvat – 20 kVt.
O’rta va past energiyali elektron tezlatkichlardan eng ko’p tarqalgani betatron
hisoblanadi. U elektronlarning birinchi siklik tezlatkichi bo’lib hisoblanadi. Uning
birinchi nusxasi 1940-yilda amerikalik olim D. Krest tomonidan yasalgan (8-rasm).
Betatron boshqa tezlatkichlardan shu bilan farq qiladiki, bu turdagi tezlatkichlarda
zarralarni tezlatuvchi elektr maydon tashqaridan berilmaydi, balki zarralarni
doiraviy orbitalarda ushlab turuvchi magnit maydonning vaqt bo’yicha tez
o’zgarishi natijasida hosil bo’ladi. Haqiqatan ham, agar, aksial simmetrik magnit
maydon vaqt bo’yicha o’zgarsa, unda Maksvelning quyidagi tenglamasiga asosan
t
H
c
E
rot
−
=
1
(15)
kuch chiziqlari kontsentrik aylanalardan iborat bo’lgan E elektr maydon hosil
bo’ladi. Ushbu holda elektronlar ultrarelyativistik xususiyati tufayli magnit
maydonining H(R) radial bog’lanishi shunday tanlab olinadiki, bunda elektron
orbitalar radiusi vaqt bo’yicha o’zgarmas bo’ladi.
Betatronning ishlashini ma’lum darajada elektr transformatorning ishlashiga
o’xshatish mumkin. Ma’lumki, transformator berk po’lat o’zakdan va unga
kiydirilgan sim cho’lg’amli ikkita g’altakdan iborat. Agar birlamchi cho’lg’amdan
o’zgaruvchan elektr toki o’tkazilsa, o’zakda o’zgaruvchan magnit maydoni hosil
bo’ladi. O’z navbatida ikkilamchi cho’lg’amda induksiya elektr yurituvchi kuch
(EYUK) hosil qiladi. Agar ikkilamchi cho’lg’amni tutashtirsak, unda u orqali elektr
toki o’tadi. Betatronda ikkinchi o’zak halqasimon vakuum kamerasiga
almashtirilgan. Bu kamera «teshik kulchaga» o’xshaydi . Betatronning ko’ndalang
kesimi sxemasi 4.10 va 7-rasmlarda ko’rsatilgan. Shisha yoki farfordan yasalgan
toroidal kamera magnit qutblari orasiga joylashtiriladi. Kamera ichida 10
-6
mm. sim.
ust. tartibidagi bosim ushlab turiladi. Energiyalari bir necha o’n kiloelektronvolt
bo’lgan elektronlar 0,001 s vaqt ichida kameraga «elektron to’p» yordami bilan
injeksiyalanadi (kiritiladi).
Elektronlar
manbayi
elektronlarni
chiqaruvchi volfram tolali
cho’lg’amdan
va
elektronlarni
tezlatuvchi
va
fokuslovchi
elektrodlar
sistemasidan iborat.
8-rasm. Betatron sxemasi: a) yuqoridan ko’rinishi, b) AA chiziq bo’yicha
kesimi. Elektr va magnit maydon kuchlanganlik va vektorlari. 1 - elektromagnit,
2 – vakuum kamerasi, 3 – elektron orbitasi, 4 - injektor, 5 – tormozlovchi nishon, 6
– tormozli nurlanishlar.
Kameraga kiritilgan elektronlar to’plami uyurmaviy EYUK ta’siri ostida
aylanadi.Ushbu EYUKni o’zgaruvchan magnit maydoni hosil qiladi.Elektronlarni
tezlatish vaqtida magnit maydoni shunday qiymatga erishadiki, bunda elektronlar
trubka ichida turg’un orbita bo’ylab harakatlanadi. Elektronlarning tezlanish olish
davri elektromagnit g’altaklaridagi kuchlanishning noldan maksimal qiymatigacha
oshish vaqtiga to’g’ri keladi. Bu o’zgaruvchan kuchlanish davrining chorak qismini
tashkil qiladi.
Radiusi R bo’lgan turg’un orbitada F
m
markazga intilma tezlanish F
l
Lorens
kuchi bilan mos tushadi. Lorens kuchining tezlatkich kamerasi bo’yicha radial
9-rasm.Betatronning vertikal kesimi.
1-elektronnitezlatishuchunkamera;
2 – elektromagnit g’altaklari
o’zgarishi quyidagicha: r>R bo’lganda F
l
> F
m
bo’ladi, r l
< F
m
bo’ladi. Shu tariqa turg’un orbitadan chetlashgan elektronlar yana unga qaytadilar.
Tezlatish jarayonida elektronlarning turg’un orbita atrofida uncha katta bo’lmagan
tebranishlari yuz beradi. Amalda betatron elektronlarni bir necha MeV dan 50 MeV
gacha tezlatish uchun ishlatiladi. Bir vaqtlar bundan ham katta energiyali hatto 240
MeV gacha bo’lgan betatronlar ham ishlab chiqilgan.Ammo bunday energiyalarda
magnitning katta og’irlikda (sinxrotronga nisbatan) bo’lishi, shuningdek 100 MeV
dan yuqori energiyalarda betatronda tezlatish rejimi, elektronlarning elektromagnit
nurlanishi tufayli buzilishi sababli betatron yuqori energiyali elektronlarni olishda
ishlatilmaydi.
Betatronlarda intensivlik katta emas.Har bir impulsda 10
9
-10
10
zarra bo’lganda o’rtacha tok10
-2
mkA dan oshmaydi. Ushbu tezlatkichlarning
kamchiliklaridan yana biri unda amalda elektronlar dastasini chiqarib bo’lmasligidir.
Shuning uchun ham betatronlar faqat tormozli gamma-nurlar manbai sifatida
ishlatiladi.
Hozirgi kunda yangi avlod elektron tezlatkichlari yaratilmoqda. Bu elektron
tezlatkichlar oldingilaridan o’zining ixchamligi va yuqori intensivlikka egaliklari
bilan farq qiladi.
|