Пеллетрон

Пеллетрон — это тип электростатического генератора , конструктивно похожий на генератор Ван де Граафа . ^{[ 1 ]} Пеллетроны были построены разных размеров: от небольших устройств, производящих напряжение до 500 киловольт (кВ) и энергию пучка до 1 мегаэлектронвольта (МэВ) кинетической энергии, до самых крупных систем, которые достигли напряжения постоянного тока более 25 мегавольт и производил ионные пучки с энергией более 900 МэВ.

По данным обзорной статьи Ф. Хинтербергера ^{[ 2 ]} Впервые пеллетрон был разработан в середине 1960-х годов профессором Раймондом Хербом . ^{[ 3 ]} В 1965 году Рэй вместе с Дж. А. Ферри и Т. Поли основали Национальную электростатическую корпорацию для производства пеллетронов как решения проблем все более крупных машин Ван де Граафа, необходимых в то время для исследований в области физики элементарных частиц.

Как и в машине Ван де Граафа, электрический заряд перемещается с помощью механической транспортной системы. Заряд переносится по цепочке «таблеток» (проводящих трубок, соединенных звеньями из изоляционного материала), которые используются для создания высокого напряжения на клемме пеллетрона. Движущиеся гранулы образуют переменные емкости, на которых улавливается заряд, поэтому, когда гранула движется от зарядного электрода к аккумулятору, а емкость относительно земли уменьшается, напряжение возрастает, поскольку заряд не может войти в таблетку или покинуть ее, кроме как на электродах.

Зарядка вверх и вниз

В то время как гранулы контактируют с ведущим шкивом или верхним роликом, что способствует переносу заряда, заряженные электроды подносятся очень близко к гранулам по мере их приближения и покидают шкив/ролик, чтобы максимизировать перенос заряда на гранулу. В пеллетроне с положительной клеммой гранулы проходят под отрицательно заряженным индукторным электродом непосредственно перед тем, как покинуть приводной шкив, чтобы максимизировать эффективный положительный заряд гранул, когда они разрывают контакт с заземленным приводным шкивом. Наиболее эффективная схема, так называемая зарядка вверх и вниз, имеет два бесконтактных электрода на каждом конце (положительный «подавитель» внизу рядом с опущенными вниз таблетками для ограничения пикового тока разряда при контакте со шкивом, за которым следует отрицательный «индуктор»). электрод расположен вверх, чтобы максимизировать положительный заряд выходящей гранулы. Вверху ситуация обратная, поэтому на верхнем ролике прилетающие гранулы испытывают поле отрицательно заряженной пластины, а вылетающие - снова положительно заряженной. для максимальной передачи заряда на ролик и верхний электрод.

Система окружена сосудом под давлением, наполненным изолирующим газом , например SF ₆ ( гексафторид серы ), и откачанным трубопроводом . Разность потенциалов между клеммой и землей используется для ускорения нескольких видов частиц, таких как позитроны , электроны , а также отрицательные и положительные ионы .

По сравнению с ремнем генератора Ван де Граафа, цепь гранул может работать с более высокой скоростью, чем резиновая лента , без износа, вызывающего пыль и остановки, при этом создавая более высокие напряжения и токи. Цепь можно заряжать более равномерно, чем ремень Ван де Граафа, поэтому напряжение на клеммах и, следовательно, энергия ускорителя частиц более постоянны. Большие конструкции пеллетронов обычно могут производить напряжение постоянного тока в несколько десятков МВ.

пеллетрон Ускорители частиц используются во многих областях, включая анализ материалов , ядерную физику , разработку и производство полупроводников , фармацевтические исследования, а также в сверхчувствительных масс-спектрометрах для датирования по углероду и измерения других редких изотопов . Электрически идентичная, но механически отличающаяся система — это «Лестдертрон», названный так из-за физического сходства с шарнирно-сочлененной лестницей.

Ссылки

^ Хеллборг, Р. (2019). Электростатический ускоритель: универсальный инструмент . Сан-Рафаэль, Калифорния. ISBN 9781643273563 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Ф. Хинтербергер (2006). «Электростатические ускорители». CAS — Школа ускорителей ЦЕРН: Малые ускорители . doi : 10.5170/CERN-2006-012.95 .
^ Генри Х. Баршалл (1997). Раймонд Херб. Биографические мемуары . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . дои : 10.17226/5859 . ISBN 978-0-309-05788-2 . Проверено 17 ноября 2022 г.

Внешние ссылки

Анимация работы пеллетрона на сайте Pelletron.com
Пеллетрон — Институт исследования металлов Макса Планка , Штутгарт, Германия (архивная ссылка)
Pelletron.com — Национальная электростатическая корпорация
- Список около 240 установленных пеллетронов

[1] Хеллборг, Р. (2019). Электростатический ускоритель: универсальный инструмент . Сан-Рафаэль, Калифорния. ISBN 9781643273563 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[2] Ф. Хинтербергер (2006). «Электростатические ускорители». CAS — Школа ускорителей ЦЕРН: Малые ускорители . doi : 10.5170/CERN-2006-012.95 .

[3] Генри Х. Баршалл (1997). Раймонд Херб. Биографические мемуары . Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук . дои : 10.17226/5859 . ISBN 978-0-309-05788-2 . Проверено 17 ноября 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]