Луч частиц

Луч частиц - это поток заряженных или нейтральных частиц . У акселераторов частиц эти частицы могут перемещаться со скоростью, близкой к скорости света . Существует разница между созданием и контролем заряженных лучей частиц и лучей нейтральной частиц, так как только первый тип можно достаточной степени манипулировать устройствами на основе электромагнетизма . Манипуляция и диагностика заряженных балок частиц при высоких кинетических энергиях с использованием ускорителей частиц являются основными темами физики ускорителя .

Источники

Заряженные частицы , такие как электроны , позитроны и протоны, могут быть отделены от их общего окружения. Это может быть достигнуто путем эг термионного излучения или разрядки дуги . Следующие устройства обычно используются в качестве источников для балок частиц:

Ионный источник
Катодная лучшая трубка , или, точнее, в одной из ее частей, называемой электронным пистолетом . Это также является частью традиционных телевизионных и компьютерных экранов.
Фотокатоды также могут быть построены как часть электронного пистолета , используя фотоэлектрический эффект для отделения частиц от их подложки. ^{[ 1 ]}
Нейтронные лучи могут быть созданы энергетическими протонными лучами , которые влияют на цель, например, бериллийский материал. (См. Статью терапии частицами )
Вернув лазер Petawatt на титановую фольгу, чтобы получить протонную луч. ^{[ 2 ]}

Манипуляция

Ускорение

Заряженные балки могут быть дополнительно ускорены путем использования высоких резонансных, иногда также микроволновых сверхпроводящих полостей . Эти устройства ускоряют частицы путем взаимодействия с электромагнитным полем . Поскольку длина волны полых макроскопических, проводящие устройства находится в диапазоне радиочастотных (РФ), дизайн таких полостей и других радиочастотных устройств также является частью физики ускорителя.

В последнее время ускорение плазмы появилось как возможность ускорить частицы в плазменной среде, используя электромагнитную энергию импульсных мощных лазерных систем или кинетической энергии других заряженных частиц. Этот метод находится в активной разработке, но в настоящее время не может обеспечить надежные лучи достаточного качества.

Руководство

Во всех случаях луч с дипольными магнитами и сфокусирован с квадрупольными магнитами . С конечной целью достижения желаемого положения и размера лучей в эксперименте.

Приложения

Высокоэнергетическая физика

Высокоэнергетические балки частиц используются для экспериментов по физике частиц на больших объектах; Наиболее распространенными примерами являются большой адрон -коллайдер и Теватрон .

Синхротроновое излучение

Электронные балки используются в источниках синхротронного света для получения рентгеновского излучения с непрерывным спектром в широкой частотной полосе, которая называется синхротронным излучением . Это рентгеновское излучение используется в линии лучевых источников синхротронного света для различных спектроскопий ( XAS , XANES , EXAFS , μ -XRF , μ -XRD ), чтобы исследовать и охарактеризовать структуру и химическое виды твердых веществ биологические материалы.

Терапия частиц

Энергетические лучи частиц, состоящие из протонов , нейтронов или положительных ионов (также называемых микробумами частиц ), также могут использоваться для лечения рака при терапии частиц.

Астрофизика

Многие явления в астрофизике связаны с балками частиц различных видов. ^{[ 3 ]} Солнечные радиопередачи типа III, наиболее распространенные импульсивные радиосидесяты от Солнца, используются учеными в качестве инструмента для лучшего понимания солнечных ускоренных электронов. ^{[ 4 ]}

Военный

US Агентство Advanced Research Projects начало работу над оружием Beam Particle в 1958 году. ^{[ 5 ]} Общая идея такого оружия состоит в том, чтобы попасть в целевой объект с потоком ускоренных частиц с высокой кинетической энергией , который затем передается в атомы или молекулы цели. Мощность, необходимая для проецирования мощного луча такого рода, превосходит производственные возможности любой стандартной силовой установки на поле боя, ^{[ 5 ]} Таким образом, такое оружие, как ожидается, не будет производиться в обозримом будущем.

Смотрите также

Ссылки

^ TJ Kauppila et al. (1987), импульсный электронный инжектор с использованием металлической фотокатоды, облученной эксимерным лазером , «Труды конференции акселератора частиц» 1987
^ Petawatt Proton Beams в Лоуренсе Ливерморе
^ Энтони Ператт (1988). «Роль балок частиц и электрических токов в плазменной вселенной» (PDF) . Лазерные и частицы балки . 6 (3): 471–491. Bibcode : 1988lpb ..... 6..471p . doi : 10.1017/s0263034600005401 . Получено 26 января 2023 года .
^ Рейд, Хэмиш Эндрю Синклер; Рэтклифф, Хизер (июль 2014 г.). «Обзор солнечных радиопередач типа III» . Исследования в области астрономии и астрофизики . 14 (7): 773–804. Arxiv : 1404.6117 . Bibcode : 2014raa .... 14..773r . doi : 10.1088/1674-4527/14/7/003 . ISSN 1674-4527 . S2CID 118446359 .
^ Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Робердс, Ричард М. (1984). «Представляя оружие с частицами» . Air University Review . Июль -август. Архивировано из оригинала 2012-04-17 . Получено 2005-01-03 .

[1] TJ Kauppila et al. (1987), импульсный электронный инжектор с использованием металлической фотокатоды, облученной эксимерным лазером , «Труды конференции акселератора частиц» 1987

[2] Petawatt Proton Beams в Лоуренсе Ливерморе

[3] Энтони Ператт (1988). «Роль балок частиц и электрических токов в плазменной вселенной» (PDF) . Лазерные и частицы балки . 6 (3): 471–491. Bibcode : 1988lpb ..... 6..471p . doi : 10.1017/s0263034600005401 . Получено 26 января 2023 года .

[4] Рейд, Хэмиш Эндрю Синклер; Рэтклифф, Хизер (июль 2014 г.). «Обзор солнечных радиопередач типа III» . Исследования в области астрономии и астрофизики . 14 (7): 773–804. Arxiv : 1404.6117 . Bibcode : 2014raa .... 14..773r . doi : 10.1088/1674-4527/14/7/003 . ISSN 1674-4527 . S2CID 118446359 .

[roberds84-5] Подпрыгнуть до: ^а ^{беременный} Робердс, Ричард М. (1984). «Представляя оружие с частицами» . Air University Review . Июль -август. Архивировано из оригинала 2012-04-17 . Получено 2005-01-03 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]