Пучок частиц

редактировать

Пучок частиц представляет собой поток заряженных или нейтральных частиц. В ускорителях частиц эти частицы могут двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Существует разница между созданием и контролем пучков заряженных частиц и пучков нейтральных частиц, поскольку только первым типом можно в достаточной степени управлять с помощью устройств, основанных на электромагнетизме. Управление и диагностика пучков заряженных частиц при высоких кинетических энергиях с помощью ускорителей частиц являются основными темами физики ускорителей.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Источники
  • 2 Манипуляции
    • 2.1 Ускорение
    • 2.2 Руководство
  • 3 Приложения
    • 3.1 Физика высоких энергий
    • 3.2 Синхротронное излучение
    • 3.3 Терапия частицами
    • 3.4 Астрофизика
    • 3.5 Военные
  • 4 См. Также
  • 5 ссылки

Источники

Заряженные частицы, такие как электроны, позитроны и протоны, могут быть отделены от их общего окружения. Это может быть выполнено, например, с помощью термоэлектронной эмиссии или дугового разряда. В качестве источников пучков частиц обычно используются следующие устройства:

Манипуляции

Ускорение

См. Также: Физика ускорителя и Сверхпроводящая радиочастота.

Заряженные пучки могут быть дополнительно ускорен за счет использования высокой резонансной, иногда также сверхпроводящее, микроволновые полости. Эти устройства ускоряют частицы за счет взаимодействия с электромагнитным полем. Поскольку длина волны полых макроскопических проводящих устройств находится в радиочастотном (RF) диапазоне, конструкция таких резонаторов и других радиочастотных устройств также является частью физики ускорителей.

В последнее время плазменное ускорение появилось как возможность ускорять частицы в плазменной среде с использованием электромагнитной энергии импульсных мощных лазерных систем или кинетической энергии других заряженных частиц. Этот метод находится в стадии активной разработки, но в настоящее время не может обеспечить надежные лучи достаточного качества.

Руководство

Во всех случаях луч управляется дипольными магнитами и фокусируется квадрупольными магнитами. С конечной целью достижения желаемого положения и размера пятна луча в эксперименте.

Приложения

Физика высоких энергий

См. Также: Коллайдер частиц и Большой адронный коллайдер.

Пучки частиц высоких энергий используются для экспериментов по физике элементарных частиц на крупных установках; наиболее распространенными примерами являются Большой адронный коллайдер и Тэватрон.

Синхротронное излучение

Основные статьи: синхротронный источник света и синхротронное излучение

Электронные пучки используются в источниках синхротронного света для получения рентгеновского излучения с непрерывным спектром в широкой полосе частот, которое называется синхротронным излучением. Это рентгеновское излучение используется на линиях пучка синхротронных источников света для различных спектроскопий ( XAS, XANES, EXAFS, µ- XRF, µ -XRD ), чтобы исследовать и характеризовать структуру и химический состав твердых тел и биологические материалы.

Терапия частиц

Основная статья: Терапия частицами

Пучки энергичных частиц, состоящие из протонов, нейтронов или положительных ионов (также называемые микропучками частиц), также могут использоваться для лечения рака в терапии частицами.

Астрофизика

Многие явления в астрофизике приписываются пучкам частиц разного рода. Возможно, наиболее знаковым из них является солнечный радиовсплеск III типа, вызванный умеренно релятивистским электронным пучком.

Военный

Хотя лучи частиц, пожалуй, наиболее широко используются в качестве систем оружия направленной энергии в научной фантастике, Агентство перспективных исследовательских проектов США начало работу над оружием из пучков частиц в 1958 году. Общая идея такого оружия состоит в том, чтобы поразить целевой объект потоком ускоренного частицы с высокой кинетической энергией, которая затем передается атомам или молекулам мишени. Мощность, необходимая для проецирования мощного луча такого типа, превосходит производственные возможности любой стандартной силовой установки на поле боя, поэтому производство такого оружия в обозримом будущем не ожидается.

Смотрите также

использованная литература

Последняя правка сделана 2024-01-08 07:51:51
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте