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電子感應(yīng)加速器的原理

發(fā)布日期:2022-05-29 點擊率:164

    電子感應(yīng)加速器是利用交變磁場感生的漩渦電場加速電子的裝置。在電磁鐵的兩極間有一環(huán)形真空室,電磁鐵受交變電流激發(fā),在兩極間產(chǎn)生一個由中心向外逐漸減弱、并具有對稱分布的交變磁場,這個交變磁場又在真空室內(nèi)激發(fā)感生漩渦電場,此漩渦電場可以用來加速電子。同時,電子還受到真空室所在處磁場的洛倫茲力的作用,使電子在半徑為R的圓形軌道上運動。
    在電子感應(yīng)加速器中,磁軛和磁極均用硅鋼片制成。在上下圓形磁極間的氣隙中放置用優(yōu)質(zhì)玻璃或陶瓷材料做成的環(huán)形真空盒。在真空盒內(nèi),需要保持Torr的真空度。當(dāng)電磁鐵繞組通以交變電流,產(chǎn)生交變磁場時,在真空盒所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時間變化,這時真空盒空間內(nèi)也就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場。因磁場分布是軸對稱的,所以感應(yīng)電場的電力線是閉合的同心圓族,其中一條同真空盒軸線相一致。如果用電子槍沿電力線方向?qū)㈦娮幼⑷氲秸婵蘸袃?nèi),那么這些電子將在渦旋電場作用下得到加速。
    在磁場由弱變強的增長過程中,電子在真空盒里可回轉(zhuǎn)幾兆圈,被加速而獲得幾兆電子伏甚至上百兆電子伏的能量。磁場增長到值后下降,由強變?nèi)趸謴?fù)到初始值;這時間內(nèi)它所產(chǎn)生的渦旋電場方向同電子運動方向相反。因此,應(yīng)當(dāng)在電場改變方向之前就把電子引出來;或使高能電子打在鎢、鉑等金屬靶上,通過軔致輻射產(chǎn)生γ射線??梢?,電子感應(yīng)加速器的射線輸出是脈沖式的,每秒鐘的脈沖數(shù)就等于交變磁場的頻率。
    電子感應(yīng)加速器的能量上限,取決于電子沿圓形軌道運動時受到較大的向心加速作用而產(chǎn)生的能量輻射損失。這種輻射損失,是隨電子能量的四次方迅速增長的。只有采取特殊措施來補償這一能量損失,才能維持電子的軌道半徑不變,使電子能量進一步提高。不過,在電子感應(yīng)加速器中補償起來比較困難,所以用感應(yīng)加速器方法很難把電子加速到很高能量,到目前為止,這種加速器所達到的能量是315MeV。
    另一方面,由于電子的能量正比于 Bo·ro值,而Bo值受一定條件的限制,所以要繼續(xù)提高能量便需要更大的電磁鐵以加大Ro值,致使造價隨能量的2~3次方增加。因此,需要很高能量的電子束時,一般選用電子同步加速器或電子直線加速器。

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