льшості високовольтних прискорювачів вона являє собою циліндр, що складається з діелектричних кілець, розділених металевими електродами, з отвором у центрі для проходження пучка заряджених частинок і відкачування газу, що надходить з іонного джерела і десорбіруемого внутрішньою поверхнею трубки (рис. 4). Кільця і ??електроди вакуумно-щільно з'єднані один з одним (спец. Клеєм, паянням або термодифузійною зварюванням). Електрична міцність прискорювальної трубки часто обмежує енергію прискорених частинок у високовольтному прискорювачі.
Рис. 41 - Схема прискорювальної трубки: 1 - кільцеві ізолятори; 2 - металеві електроди; 3 - сполучні фланці
На відміну від ізоляційних конструкцій, що працюють в стислому газі, просте секціонування ізолятора прискорювальної трубки металевими електродами виявляється малоефективним. При u gt; 4-5 MB в трубці різко зростає інтенсивність розрядних процесів, а допустима величина електричного поля в ній знижується. Це явище, що отримало назв. ефекту повної напруги, пояснюється наявністю наскрізного вакуумного каналу, в якому відбувається обмін вторинними зарядженими частинками і їх розмноження. (Причини появи вторинних частинок - опромінення поверхні трубки розсіяними частками пучка, емісія електронів із забруднених поверхонь, розряд по поверхні ізолятора і т. Д.) Для боротьби з цим ефектом пропонувалися розрізняти конструкції прискорювальних трубок. Найбільшу популярність здобули трубки з похилим полем raquo ;, запропоновані P. Ванді-Граафом (R. Van de Graaf). B них електроди встановлюються під невеликим кутом до площини поперечного перерізу трубки, періодично змінним на протилежний. Прискорювані частинки, що мають велику енергію, проходять по каналу такої трубки, не зачіпаючи його стінок, а вторинні частки з меншою енергією, що виникають всередині трубки, затримуються електродами.
Усунення ефекту повної напруги вдалося домогтися також у прискорювальних трубках з плоскими електродами, в яких електроди і ізолятори з'єднані пайкою або зварюванням. Прискорююча і вакуумна системи високовольтних прискорювачів, в яких використовуються такі трубки, не мають елементів, що містять органиченно матеріали, і допускають прогрів до температур в декілька сотень 0C. Завдяки цьому робочий тиск у системі становить 10-6- 10-7 Па і усувається причина виникнення вторинних заряджених частинок в каналі трубки.
Проте виготовлення зварних та паяних прискорювальних трубок технологічно значно складніше.
2.2 Каскадний генератор
а б
Рис. 42 - а - схема помножувача напруги, б - фотографія каскадного генератора
Каскадний генератор - прискорювач прямої дії, тобто частинки в ньому прискорюються безпосередньо за рахунок проходження високою різниці потенціалів. У каскадних генераторах висока постійна напруга отримують з низького змінної напруги c допомогою умножителей напруги, які також називаються каскадними генраторамі.
Перший каскадний генератор (прискорювач) на енергію 700 кеВ - був створений в 1931 р в Англії Дж. Кокрофту і Е. Уолтоном.
На рис. 1а показана схема помножувача напруги, який використовували Кокрофт і Уолтон *. Коли на вході негативна полуволна змінної напруги, перший діод відкритий і нижній лівий конденсатор заряджається до пікового значення вхідної напруги. При зміні полярності перший діод закривається, а другий відкривається і лівий конденсатор заряджається до подвійного напруги. При кожній зміні полярності вхідної напруги заряди ємностей послідовно сумуються. Таким чином вихідна напруга - подвоєний добуток вхідної напруги на кількість каскадів.
2.3 Електростатичний генератор (генератор Ван де Грааф)
Найбільш відомим прискорювачем прямої дії є електростатичний генератор (генератор Ван де Грааф), де частки або іони ядер прискорюються безпосередньо за рахунок одно- або дворазового (в тандемах) проходження величезною постійної різниці потенціалів V, що досягає 20000000 вольт. Частка, що має заряд Ze, набуває в такому прискорювачі кінетичну енергію T=ZeV. Cущественное перевагою прискорювачів прямої дії є безперервність, висока інтенсивність і висока стабільність по енергії прискореного пучка
(? 0.01%). Струм пучка на прискорювачах Ван-де-Граафа може досягати декількох міліампер. Однак, в таких прискорювачах важко забезпечити енергію частинок більше 40-50 МеВ для протонів і для досягнення ще більших енергій використовують лінійні прискорювачі.
Рис. 43 - Схема генератора Ван-де-Граафа з діелектричним транспортером зарядів: 1 - транспортер; 2-пристрої для нанесення і знімання зарядів; 3-вали транспортера; 4 - високовольтний електрод
