Пучок заряженных частиц

Пучок заряженных частиц — это пространственно локализованная группа электрически заряженных частиц , которые имеют примерно одинаковое положение , кинетическую энергию (что приводит к одинаковой скорости ) и направление. Кинетические энергии частиц намного превышают энергии частиц при температуре окружающей среды . Высокая энергия и направленность пучков заряженных частиц делают их полезными для многих приложений в физике элементарных частиц (см. Пучок частиц#Приложения и Электронно-лучевая технология ).

Такие балки можно разделить на два основных класса:

несвязанные балки ( кабежные балки ^[1] или балки постоянного тока ), которые не имеют продольной опорной конструкции в направлении движения балки.
сгруппированные пучки , в которых частицы распределяются в импульсы (пучки) частиц. Сгруппированные пучки наиболее распространены в современных установках, поскольку самым современным ускорителям частиц для ускорения требуются сгруппированные пучки. ^[2]

Если предположить нормальное распределение положений частиц и импульсов, то пучок заряженных частиц (или сгусток пучка) характеризуется ^[3]

вид частицы, например , электроны , протоны или атомные ядра
средняя энергия частиц, часто выражаемая в электронвольтах (обычно от кэВ до ГэВ)
(средний) ток частицы, часто выражаемый в амперах
размер пучка частиц, часто с использованием так называемой β-функции
— Эмиттанс луча мера площади, занимаемой лучом в одном из нескольких фазовых пространств .

Эти параметры могут быть выражены различными способами. Например, ток и размер луча можно объединить в плотность тока , а ток и энергию (или напряжение луча V) можно объединить в первеанс K = I V. ^−3/2.

Пучки заряженных частиц , которыми можно манипулировать в ускорителях частиц, можно разделить на электронные пучки , ионные пучки и протонные пучки .

Распространенные типы

Электронный луч, или катодный луч , например, в сканирующем электронном микроскопе или в ускорителях, таких как Большой электрон-позитронный коллайдер , или источниках синхротронного света .
Протонный луч, например, лучи, используемые в протонной терапии , на коллайдерах, таких как Тэватрон и Большой адронный коллайдер , или для записи протонным пучком в литографии.
Ионные пучки , такие как релятивистский коллайдер тяжелых ионов или установка для пучков редких изотопов .

Ссылки

^ Руджеро, Ф; Томасхаузен, Дж. (июнь 2005 г.), Школа ускорителей ЦЕРН: базовый курс по общей физике ускорителей , с. 296, doi : 10.5170/CERN-2005-004 , CERN-2005-004 , получено 14 ноября 2017 г.
^ Эдвардс, Д.А.; Сайферс, MJ (1993). Введение в физику ускорителей высоких энергий . Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 9780471551638 .
^ Хамфрис, Стэнли (1990). Пучки заряженных частиц (PDF) . Нью-Йорк: Wiley-Interscience . ISBN 9780471600145 .

[1] Руджеро, Ф; Томасхаузен, Дж. (июнь 2005 г.), Школа ускорителей ЦЕРН: базовый курс по общей физике ускорителей , с. 296, doi : 10.5170/CERN-2005-004 , CERN-2005-004 , получено 14 ноября 2017 г.

[Edwards-2] Эдвардс, Д.А.; Сайферс, MJ (1993). Введение в физику ускорителей высоких энергий . Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH. ISBN 9780471551638 .

[humphries-3] Хамфрис, Стэнли (1990). Пучки заряженных частиц (PDF) . Нью-Йорк: Wiley-Interscience . ISBN 9780471600145 .

[1]

[2]

[3]