Sinxrofazotron - I bob. Tezlatgichlar va ularning turlari

1.3. Sinxrofazotron.
Sinxrofazotron, sinxrotronning bir ko’rinishi bo’lib, proton zarrachasini
tezlashtirish uchun mo’ljallangan. Koltso ko’rinishida tayyorlangan bo’lib,
avtofazirovka prisipi asosida ishlaydi va o’zgarmas orbitaga ega. Protonlar yuqori
chastotali elektr maydonida, vaqt davomida ortib boruvchi magnit maydonida
tezlashtiriladi. Sinxrofazotron sinxrotronga nisbatan quyidagi farqga ega,
sinxrotronda elektr maydoni o’zgarmas bo’lsa, sinxrofazotronda esa zarracha
energiyasining ortib borishida ortib boradi. Bu farqning paydo bo’lishiga sabab
tezlashtirilayotgan zarracha massalarining turlicha bo’lishligidir. Sinxrotronda
yengil zarracha (elektron) tezlashtirilgani uchun butun tezlatish davomida orbitadagi
aylanish chastotasi o’zgarmasdan qoladi, shu sababli kuchlanish chastotasi ham
o’zgarmaydi. Proton og’ir zarracha bo’lganligi uchun energiyasining ortib borishi
davomida aylanish chastotasi ham ortib boradi. Bu o’z navbatida kuchlanish
chastotasining qiymatini sinxron ravishda ortirish kerakligiga olib keladi.
Prortonning energiyasi yuqori qiymatlarga teng bo’lgan vaqtlarda, ya’ni eng chetki
orbitalarda o’zgarmasdan qoladi (𝝊 ≈ с), natijada aylanish chastotasi ham
o’zgarmas holatiga keladi. Bunda sinxrofazotron sinxrotron kabi ishlaydi va u
proton sinxrotroni deb yuritiladi.
Sinxrofazotron va sinxrotron orasidagi farqlardan yana biri sinxrofazotronda
radiatsion nurlanishga sarflangan energiya unchalik katta emas va u tezlatish
jarayoniga ta’sir ko’rsatmaydi. Masalan, tezlashtirilgan protonning energiyasi 10
GeV, orbita radiusi 30m bo’lgan holda, bir marta to’liq aylanishda yo’qotilgan
energiya 0,005eV ga teng bo’ladi. Sinxrotronda esa xuddi shu parametrlar uchun
yo’qotilgan energiya 29,5 MeV ga tengdir.
Sinxrofazotronda zarrachalarni orbitalarda turg’unlik holatini ta’minlash
kuchsiz va kuchli fokuslash orqali amalga oshiriladi. Sinxrofazotronda tezlatish
moslamasi sifatida hajmiy rezonator va dreyf trubkalari ishlatiladi. Agar kuchlanish
chastotasi kichik soha oralig’larida o’zgarsa, bunda rezonatorlardan foydalanish
maqsadga muvofiqdir.
Hajmiy rezonatorning tuzilishi.
rasmda hajmiy rezonatorning tuzilishi ko’rsatilgan. Rasmda 1-rezonator, 2-
tezlashtirish oralig’i, 3-ferrit halqalari, 4-vakuum kamerasi, 5-va 6-koaksial
kabellar. Koaksial kabellar yordamida (5 va 6), tezlashtirish oralig’iga(2) elektr
maydoni beriladi. Ferrit halqalari qo’shimcha induktivlikni hosil qiladi. O’zgarmas
tok ta’sirida magnitlanadi va ferrit halqasining magnit singdiruvchanligi o’zgaradi.
Natijada rezonatorning hususiy chastotasi o’zgaradi:
𝑓
0
=
1
(2𝜋√𝐿𝐶)
,
bu yerda S- rezonatorning sig’imi.
Agar dreyf trubkalari ishlatiladigan bo’lsa, tezlatish sistemasi sodda
ko’rinishga keladi. Bunda uchta trubkalar ishlatiladi va ular ketma-ket
joylashtiriladi. O’rtada joylashgan trubkaning uzunligi chetdagilarga nisbatan
kattaroq bo’ladi. Trubkalarga yuqori chastotali kuchlanish beriladi. Trubka
oraliqlarida o’zgaruvchan elektr maydoni hosil bo’ladi. Tezlashtirilayotgan zarracha
birinchi oraliqda energiya oladi va o’rtada joylashgan trubkadan o’ta boshlaydi.
O’tish davomida keyingi trubka oralig’idagi maydon o’zining qutbini o’zgartirishga
ulguradi va zarracha yana qo’shimcha energiya oladi.
Sinxrosiklotronda zarra maksimum energiyasi W~1 GeV dan oshmaydi,
chunki tezlashtiruvchi elektr maydoni chastotasining keskin kamayishi imkon
bermaydi. Bundan tashqari zarra orbitasi otrib borishi bilan magnit maydoni
kamayishi juda katta radiusni tashkil etadi. Masalan: sinxrosiklotronda zarra
energiyasi W = 10 GeV bo‘lsa, magnit maydon H kamayishi 20%, dastlabki H
0
=
18000 erst dan H = 14500 erst gacha kamayadi, radiusi R = 25 m boMib, magnit
og‘irligi ~1,5*10
6
t bo’ladi. Shuning uchun energiyasini oshirishning boshqa usuli
sinxrofazotronda
zarrani
o‘zgarmas
radiusda
tezlatishdir.
Sinxrofazotronda zarrani o ‘zgarmas radiusda tezlatish uchun
Sinxrofazotronda zarra aylana halqada va to‘g‘ri chiziqli harakatda qatnashadi,
tezlashtiruvchi rezonator halqa va to‘g‘ri chiziqli bo’laklar orasiga joylashgan.
Tezlashtirilayotgan zarralar o‘zgarmas orbitada harakatlanishi uchun
orbitaga
yetarli
darajada
tezlashtirilib
injeksiya
(purkash)
qilinadi.
Sinxrofazotroning maksimum energiyasi injeksiya energiyasiga bog'liq:
|