WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 21 |

«НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ имени Д.В. СКОБЕЛЬЦЫНА Исследования по ядерной и атомной физике на циклотронах НИИЯФ МГУ Университетская книга Москва ...»

-- [ Страница 2 ] --

После открытия радиоактивности (1896 г.) для изучения процессов расщепления атомных ядер и создания новых изотопов использовали естественные радиоактивные вещества с вылетом частиц. С целью расширения возможностей эксперимента, главным образом, изучения ядерных реакций, стали проектировать установки для ускорения протонов и электронов, сначала прямого типа, а затем – циклические.

Циклотрон (классический) – резонансный циклический ускоритель, в котором частица движется по спирали в постоянном по времени, однородном магнитном поле (H напряженность магнитного поля) с азимутальной симметрией и небольшим спадом к периферии до (1,5%), а ускоряется высокочастотным (в.ч.) переменным электрическим полем с постоянной частотой f.

В 1931 г. был запущен первый небольшой циклотрон (Э. Лоуренс, Калифорнийский университет). В сороковые годы их число значительно возросло и, постепенно, циклотроны из дорогостоящего лабораторного оборудования превратились в установку, необходимую для прикладных работ по созданию искусственных радиоактивных веществ. Средние параметры классических циклотронов того времени: предельная энергия протонов (дейтронов) – 20 МэВ при частоте ускоряющего поляМГц, ток ионов на внутреннюю мишень – 1 мА, на внешнюю (выведенный) – 1 мкА. [1,2].

В 1939 г. Э. Лоуренса наградили Нобелевской премией «За изобретение и создание циклотрона и за результаты, полученные радиоактивными элементами».

В СССР до войны начал работать циклотрон (с вертикальной камерой) в Радиевом институте, затем в сороковые годы – в ЛИПАНе (г. Москва) и в ФТИ (г. Ленинград). 72-см циклотрон (типичный классический), переданный МГУ, был предоставленном ОЯФ МГУ (г. Москва, ул. Усиевича, дом 20), в специально построенной для него пристройке к основному зданию (второй экземпляр циклотрона, к сожалению, не был использован).

В 1949 г. 72-см циклотрон был официально запущен в режиме ускорения дейтронов (в соответствии с принятой практикой) под руководством и при непосредственном участии профессора С.С. Васильева. С этого времени лаборатория, возглавляемая им, получила название лаборатории ядерных реакций (ЛЯР). Впоследствии в ЛЯР были задействованы еще несколько небольших ускорителей, собранных сотрудниками (30см циклотрон, переданный ФИАНом, генератор «Ван-де-Грааф»

на 250 кВ, бетатрон и др.), поэтому, можно считать, что был создан целый ускорительный комплекс НИИЯФ, который оказался предшественником имеющегося в настоящее время на Ленинских горах.

1.2 72-см циклотрон в режиме ускорения дейтронов После запуска были получены следующие параметры ускорителя: резонансная частота в.ч. генератора могла изменяться в интервале 8-10,8 МГц (паспортные данные – 8,5- МГц), интервал возможного изменения магнитного поля 400 кЭ. Электромагнит циклотрона с диаметром полюсных охлаждение. Высокочастотное напряжение подавалось от 60 кВт газообразным рабочим веществом. Интенсивность пучка дейтронов на внутренней мишени составляла 250 мкА, выведенного 1-10 мкА, полученная максимальная энергия протонов 2,1 МэВ (на половинном поле), дейтронов – 4,2 МэВ, ядер гелия – 8,4 МэВ. Мощность установки была эквивалентна по нейтронам 1 кг Rа-Ве смеси. Циклотрон (схема приведена на рис.1) работал в непрерывном режиме достаточно устойчиво.

Рис.1. Схема циклотронной установки: 1 циклотрон с дуантами (в.ч. электродами), 2 фокусирующий магнит, 3 ионизационная камера, 4 твердая мишень, 5 выводные каналы к экспериментальной аппаратуре Основной задачей лаборатории С.С. Васильева было одновременно с усовершенствованием параметров ускорителя конструирование системы дефлектора для вывода ионного пучка, достаточно хорошего вакуума в установке, измерение параметров ускоренных частиц) и практически параллельное создание регистрирующей аппаратуры. Следует отметить, что в то время отсутствовало промышленное изготовление физической аппаратуры, завод «Физприбор» начал работать только через несколько лет. Все перечисленные измерения относились к методическим и учебным работам.

Наряду с этим пучки ускоренных протонов и дейтронов использовались для решения новых физических задач. Изучались прямые ядерные реакции (d,р), процессы срыва, реакции с вылетом нескольких частиц, (d,d) - реакции. По данным о неупругом рассеянии заряженных частиц устанавливались квантовые характеристики возбужденных состояний ядер. Была предположении о двухстадийном механизме рассеяния. По материалам научных исследований защищено несколько дипломных работ, а впоследствии, и диссертаций. Подробнее об этих работах можно прочитать в обзоре С.С. Васильева [3].

В 1958 г. циклотрон официально передали Московскому инженерно-физическому институту (МИФИ). С 1964 по 1994 г.

разработаны методы активационного обнаружена радиационная стойкость высокотемпературных результаты, доказавшие чувствительность критических параметров (температуры, тока и т.п.) ВТСП материалов к радиационным дефектам. Была создана необходимая аппаратура, проходили практику студенты МИФИ.

выравнивание магнитного поля и уточнение периферийного подмагничивания». За счет установки новых вакуумных интенсивность выведенного пучка ионов, сокращено время наладки и вхождения в рабочий режим ускорения и др. [4].

2. УСКОРЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ ИОНОВ

В 1950-60 гг. появились сообщения об ускорении в циклотронах ионов Ве, С, N, Ne [5,6,7] с разными ионными зарядами (некоторые из них раньше ускорялись на установках прямого типа). Эти эксперименты были в то время новыми и интересными не только для изучения ядерных реакций, но и для решения многих прикладных задач. Можно отметить несколько особенностей тяжелых ионов и возможностей их использования.



Пучок тяжелых ионов (так условно называют ионы тяжелее протонов, частиц) удобный инструмент, позволяющий электрическими полями. «Уникальное сочетание ядерных сил, сильных электрических полей и значительных центробежных эффектов в тяжелых ядерных системах с большими угловыми моментами, образующееся при столкновении ионов с ядрами различных квантовых процессов» [8]. С их помощью можно кристаллических, телах, при имплантации влиять на химические свойства вещества. С помощью магнитных полей ионный пучок можно сфокусировать в иглообразный луч, диаметром до нескольких микрон и использовать в лечебной и диагностической медицине и т.п. Радиационное воздействие иона на вещество тем сильнее, чем тяжелее ион, проникновение в глубинные слои вещества тем больше, чем больше его энергия. О.Бор пришел к выводу, оценивая перспективы развития ядерной физики в 80-е годы XX века, что в ближайшие десятилетия они будут связаны с использованием физики тяжелых ионов.

Для расширения тематики исследований в НИИЯФ МГУ в 1950 г. по инициативе профессора С.С. Васильева начали заниматься ускорением ионов В, С, N, О на 72-см циклотроне.

Была поставлена цель изучение ядерных реакций под действием тяжелых ионов на циклотроне. В начале работы условия ускорения сохранялись (как для дейтронов), изменялось только рабочее вещество в ионном источнике. Выведенные из циклотрона ускоренные частицы регистрировались с помощью ядерных фотопластинок и ионизационной камеры.

Интенсивность выведенного пучка полностью ионизованных ионов оказалась ничтожной, идентификация ионов неоднозначной, мешал фон от дейтронов, остававшихся в камере циклотрона после предшествующей работы. Такой ионный пучок не мог использоваться для изучения ядерных реакций.

Достаточно интенсивные пучки ионов получались при гармоническом ускорении не полностью ионизованных ионов, но при этом уменьшалась их энергия (из-за уменьшения заряда иона) и, соответственно, вероятность осуществления ядерных реакций. Таким образом, установили, что данный циклотрон не может использоваться для изучения ядерных реакций под действием тяжелых ионов. (В.С. Николаев в материалах диссертации показал [3], что не полностью ионизованные пучки ионов, достаточной для ядерных реакций энергии, можно получать в циклотронах с диаметром полюсов магнита не меньше 3-х м).

Решение об окончательном отказе от исследования в ЛЯР ядерных реакций под действием тяжелых ионов приняли после совещания в Сухуми (1952 г.), на котором было решено, по финансовым соображениям, строить один большой циклотрон для ускорения тяжелых ионов в Дубне, в лаборатории акад. Г.Н.

Флерова. В ЛЯР НИИЯФ был собран и запущен 120-см классический циклотрон, который используется до сих пор для проведения исследований в области ядерной физики и получения радиоактивных изотопов.

Для исследования ядерных реакций под действием ионов с ядерными зарядами Z 2 необходимы сведения о средних потерях энергии быстрых ионов разных элементов в различных средах. В те годы такие данные систематизировались только для протонов и частиц [9-11] и практически одновременно с нашими работами [12] появились первые таблицы [13] для более тяжелых ионов. Известно, что при торможении тяжелых ионов и атомов, при скоростях ионов v Zv0 (v0 = 2,19·108 см/c) активно идет электронный обмен, что приводит к изменению заряда ионов, а, следовательно, к изменению кулоновской составляющей энергии взаимодействия. Обычно эти процессы рассматривались для ионов относительно малой энергии, но в случае использования быстрых ионов из циклотрона такой процесс был весьма вероятен при сравнительно большой энергии, например, для ионов Аr при энергии порядка 300 МэВ.

Важность оценки сечений перезарядки объясняется тем, что от их величины зависит заряд ионов, а это связано с изменением потерь энергии. Кроме того, эти процессы могут сами быть источниками энергетических потерь. Возможна также потеря энергии за счет возбуждения электронов в атоме и ионе при целесообразность комплексных измерений этих параметров, желательно в одинаковых условиях: с одной стороны, для детального изучения конкретных элементарных процессов, с взаимодействующих частиц, от которых, главным образом, экспериментальных фактов можно было попытаться разработать получить достаточно надежные методы расчетов взаимодействия частиц с веществом. Таким образом, в первом приближении можно было рассматривать сложный процесс взаимодействия многих тел как совокупность (сумму) элементарных процессов, не коррелирующих между собой. Для такого рода исследований, циклотронные пучки частично ионизованных ионов, получаемые разных элементов можно было использовать при измерениях, тем точнее определялось влияние оболочечной структуры атомов среды и возможность применения простой статистической модели для расчетов параметров взаимодействия частиц. Кроме того, конечно, важен доступный интервал энергии, в котором эти процессы можно наблюдать.

2.1 Ускорение тяжелых ионов на 72-см циклотроне потребовало изменения некоторых параметров установки. Как известно, существуют соотношения между частотой генератора напряженностью магнитного поля Н:

где k коэффициент кратности, i/M удельный заряд иона, c скорость света, r радиус траектории движения (для конкретного циклотрона постоянный). Эти уравнения позволяют подбирать параметры ускорителя для изменения скорости ионов. Скорость можно менять за счет изменения напряженности магнитного поля Н, но не превышая использовавшегося предельного значения, поэтому изменения возможны были только в сторону уменьшения. Однако, благодаря тому, что настоящий вариант циклотрона имел «воздушную связь» между генератором и дуантами, можно было довольно легко заменять катушки связи (индуктивности), имевшие разное количество витков, тем самым изменяя резонансную частоту и, соответственно, скорость ионов.

Расширили диапазон работы в.ч. системы до интервала частот – 4-11 МГц. При максимальной напряженности магнитного поля можно было ускорять ионы с разным удельным зарядом i/М 0,18 до 0,5 ускорялись в условиях обычного резонанса, т.е. при электрического поля между дуантами. Ионы с i/М от 0,06 до 0, ускорялись на третьей гармонике (k = 3).



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 21 |
 

Похожие работы:

«Иэн Лесли Прирожденные лжецы. Мы не можем жить без обмана Прирожденные лжецы. Мы не можем жить без обмана / И. Лесли : РИПОЛ классик; Москва; 2012 ISBN 978-5-386-04022-2 Аннотация Книга Иэна Лесли Прирожденные лжецы раскрывает нам все тайны обыкновенного обмана — той случайной или хорошо продуманной, невинной или коварной, жестокой или вполне безобидной лжи, с которой мы, сами того не подозревая, постоянно сталкиваемся в нашей повседневности. Лесли доказывает, что ложь играет весьма важную роль...»

«ОБОСНОВАНИЕ ИНВЕСТИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВО АТОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ КНИГА 11 ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ 1588-ПЗ-ОИ4 ЧАСТЬ 8 ОТЧЕТ ОБ ОВОС Часть 8.2. Текущее состояние окружающей среды ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА (Редакция 06.07.2010 г.) Взам. инв. № Директор А.Н.Рыков Заместитель директора В.В.Бобров Подпись и дата Главный инженер проекта А.И. Стрелков Инв. № подл. 2010 Содержание Обозначение Наименование С. Часть 8.2 13 Характеристика окружающей среды...»

«Порядок проведения тестирования 1. Абитуриенты, поступающие в агроуниверситет на заочную форму обучения после окончания средних школ, профтехучилищ, техникумов и колледжей не по профилю избранной специальности вступительные испытания (тестирование) проходят по общеобразовательным предметам или предоставляют ЕГЭ по математике, физике, истории, обществознанию, химии, биологии согласно избранной специальности; 2. Абитуриенты, поступающие на дневную и заочную формы обучения в агроуниверситет после...»

«Научный Совет Губин Сергей Александрович – доктор физико математиче ских наук Данилова Елена Николаевна – кандидат социологических наук Дегтярев Андрей Алексеевич – кандидат философских наук, профессор Зверева Галина Ивановна – доктор исторических наук, профессор Каменский Александр Борисович – доктор исторических наук, профессор Кортунов Андрей Вадимович – кандидат исторических наук Юревич Андрей Владиславович – доктор психологических наук, член корреспондент РАН Д.З. Хайретдинов Ислам в...»

«2 1 Общие положения 1.1 Государственным образовательным стандартом по специальности 010701.65 – Физика, утвержденным Министерством образования и науки РФ 17.03.2000 г. регистрационный № 172 ЕН/сп (изменения внесенны по предложению УМС по физике УМО по классическому университетскому образованию и разрешенны письмом департамента гос. политики в образовании от 24.03.2005 №03-345) предусмотрена государственная аттестация выпускников в виде: а) защита выпускной квалификационной работы, б)...»

«2 Олег Орлянский. Увидеть невидимое. 12 Наталья Джура. Питание и стратегия здоровья. 20 Ирина Мандзюк. Откуда твои краски,...»

«Москва 2012 1    Оглавление Введение УСЛОВИЯ Многоликий элемент (2012, отборочный тур, задачи для начинающих, 7 – 8 класс).10 Металлы (2012, отборочный тур, задачи для начинающих, 7 – 8 класс) Волшебный паучок (2012, отборочный тур, задачи для начинающих, 7 – 8 класс). 12 Конец света? (2012, отборочный тур, задачи для начинающих, 7 – 8 класс).13 Молочные реки, кисельные берега (2012, отборочный тур, задачи для начинающих, 7 – 8 класс) История одного открытия (2012, отборочный тур, задачи для...»

«Е.В. Пискунова ПОДГОТОВКА УЧИТЕЛЯ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ СОВРЕМЕННОГО КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ВСЕХ: ОПЫТ РОССИИ Санкт-Петербург 2007 Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена Е. В. Пискунова ПОДГОТОВКА УЧИТЕЛЯ К ОБЕСПЕЧЕНИЮ СОВРЕМЕННОГО КАЧЕСТВА ОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ ВСЕХ: ОПЫТ РОССИИ Рекомендации по результатам научных исследований Под редакцией действительного члена РАО, доктора физико-математических наук, профессора Г. А. Бордовского Санкт-Петербург Издательство РГПУ им. А....»

«МЫСЛИ ВСЛУХ НАУЧНЫЙ РОМАН на основе Нейтронной теории Мироздания, Нейтронной физики и Нейтронной химии ВЕРСИЯ – 2 Донецк 2003 АННОТАЦИЯ Автор задался целью изложить в популярной форме новое понимание устройства Солнечной Системы, физических и химических процессов в ней. Предложено к рассмотрению решение Общей теории поля и его приложения к практическим задачам. Рекомендуется в первую очередь теоретикам физикам, ученым, инженерам, любознательным студентам и думающим читателям. 2 Оглавление I...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.