Микротрон

Схема классического микротрона.

Разрезной микротрон.

Микротрон (Ускоритель с переменной кратностью) — тип резонансных циклических ускорителей электронов. В микротроне ведущее магнитное поле и частота ускоряющего поля постоянны (как в циклотроне), однако период обращения сгустка на каждом обороте изменяется, так чтобы каждый раз частицы приходили в ускоряющий зазор в правильной фазе высокочастотного электрического поля.

Принцип действия

Классический микротрон, идея которого была предложена в 1944 году Векслером^[1], представляет собой круглый дипольный магнит, но в отличие от циклотрона частицы инжектируются не в центре, а с краю, где установлены полые ускоряющие электроды. Далее частицы движутся по окружностям всё большего радиуса, получая на каждом обороте приращение энергии такое, чтобы новая частота обращения вновь была кратна частоте ВЧ-системы. Отметим, что такое изменение частоты обращения возможно только для ультрарелятивистских частиц (поэтому микротрон используется для лёгких частиц, электронов), в то время как в применяемом для нерелятивистских ионов циклотроне частота обращения не зависит от энергии. Ограничением энергии в микротроне служит размер электромагнита, создающего ведущее поле.

Ускоряющее электромагнитное поле имеет частоту микроволнового диапазона и в качестве источника энергии чаще всего используется магнетрон. Вывод пучка ускоренных частиц производится с любой орбиты микротрона с помощью магнитоэкранирующего канала (стальной трубки).

Разрезной микротрон

Модификация классического микротрона — разрезной или рейстрек-микротрон. В нём имеется два 180-градусных дипольных магнита ("магнитное зеркало"), а между ними прямолинейные промежутки с ускоряющей ВЧ-системой и другими элементами. Для компактности, орбита пучка на разных оборотах может быть в прямолинейном участке разнесена в разные вакуумные камеры.

Некоторые микротроны

Крупнейший в мире микротрон — последняя ступень в ускорительном комплексе MAMI в Майнцком университете, Германия. Комплекс состоит из 3.5 МэВ инжектора и каскада из четырёх микротронов, последний из которых имеет энергию 1.5 ГэВ на выпуске^[2].

В Физическом институте им. Лебедева в Москве в настоящее время идёт запуск 55 МэВ миктротрона^[3]. Этот микротрон послужит источником гамма-излучения для обнаружения взрывчатых веществ.

Примечания

1. ↑ Микротрон в Физической энциклопедии
2. ↑ MAMI — Accelerator
3. ↑ 55 MeV Special Purpose Race-Track Microtron Comissioning, A.I. Karev et al, Proc. RuPAC'2010, pp.316-318.

Литература

• Капица С.П., Мелехин В.Н. Микротрон / предисловие П.Л. Капица. — М.: Наука, 1969. — 211 с. — 2700 экз.

Ссылки

• Микротрон