шим циклічним прискорювачем електронів з'явився бетатрон. Його перший екземпляр був побудований в 1940 р Д. Керстен. Бетатрон - це індукційний прискорювач, в якому енергія електронів збільшується за рахунок вихрового електричного поля, створюваного мінливих магнітним потоком, спрямованим перпендикулярно до площини орбіти частинок. Електрони рухаються по круговій орбіті постійного радіусу в наростаючому в часі за синусоїдальним законом магнітному полі (зазвичай промислової частоти 50 Гц). Утримання електронів на орбіті постійного радіусу забезпечується певним чином підібраним співвідношенням між величинами магнітного поля на орбіті і всередині неї. Робочим циклом є перша (наростаюча) чверть періоду магнітного поля.
Бетатрон конструктивно являє собою великий електромагніт, між полюсами якого розташована тороїдальна вакуумна камера (див. малюнок). Електромагніт створює в зазорі між полюсами змінне (мінливий з часом за законом синуса, зазвичай з промисловою частотою 50 Гц) магнітне поле напруженістю H, яке в площині вакуумної камери створює вихрове електричне поле Е (е.р.с. індукції). У вакуумну камеру за допомогою інжектора (електронна гармата) на початку кожного періоду наростання магнітного поля (тобто з частотою 50 Гц) впорскуються електрони, які захоплюються вихровим електричним полем Е в процес прискорення по круговій орбіті. У момент, коли магнітне поле досягає максимального значення (в кінці першої чверті кожного періоду), процес прискорення електронів припиняється і змінюється їх уповільненням, оскільки вихрове поле Е змінює напрямок, а е.р.с. індукції - знак.
Електрони, які досягли найбільшої енергії, зміщуються з рівноважної орбіти і або виводяться з камери, або направляються на спеціальну мішень усередині камери, звану гальмівної. Гальмування електронів в цій мішені в кулонівському полі ядер і електронів приводить до виникнення електромагнітного гальмівного випромінювання, максимальна енергія якого дорівнює кінетичної енергії Її електронів в кінці прискорення:=Ее. Гальмівні фотони летять в напрямку руху первинних електронів у вузькому конусі. Їх енергетичний спектр безперервний, причому, чим менше енергія фотонів, тим їх більше в гальмівному випромінюванні. Формування високоенергійними електромагнітного? -випромінювання Гальмуванням високоенергічних електронів в мішені - найбільш простий і ефективний спосіб створення пучка? -квантів Високої енергії для експериментів в області ядерної фізики і фізики частинок.
Бетатрон переважно і використовуються як джерела гальмівного випромінювання. Завдяки простоті конструкції і управління, а також дешевизні Бетатрон отримали широке застосування в прикладних цілях в діапазоні енергій 20-50 МеВ. Створення бетатронів на більш високі енергії пов'язане з необхідністю використання електромагнітів занадто великого розміру і ваги (магнітне поле доводиться створювати не тільки на орбіті, але і всередині неї).
Микротрон.
Рис. 48 - Схема мікротрона
У циклотронах не можна прискорювати електрони за тією ж схемою, як і протони, так як вони швидко досягають релятивістських швидкостей. Проте існують прискорювачі (мікротронів), в яких електрони, також як і протони в циклотроні, багаторазово прискорюються імпульсами високочастотного електричного поля в постійному однорідному магнітному полі (принцип дії мікротрона запропонований в 1944 р В. Векслером). У мікротроні (рис. 1) частки вводяться в ускорительную камеру не в центральній частині магнітного поля, як в циклотроні, а на його краю. У місці введення частинок поміщається порожнистий прискорюючий резонатор. При кожному оберті електрони отримують енергію »0.5 МеВ і потрапляють в резонатор точно в момент прискорення на кожному витку (період n-го обороту кратний періоду першого обороту). Електрони рухаються по колу зростаючого радіусу, причому всі кола торкаються усередині резонатора. Енергії електронів в класичних мікротронів зазвичай не перевищують 30 МеВ і обмежуються розмірами постійного магніту і зростаючими вимогами до однорідності його поля при збільшенні габаритів прискорювача.
Рис. 49 - Схема розрізного мікротрона
В даний час обмеження на енергії мікротронів зняті використанням його варіанту, названого розрізним мікротронів (запропонований А. Коломенським). Перехід від класичного мікротрона до розрізного можна пояснити за допомогою рис. 2.
Якщо магніт класичного мікротрона розрізати на дві однакові частини уздовж пунктирної лінії АА і дві ці частини розсунути, залишивши прискорюючий резонатор між половинками магніта, то приходимо до схеми розрізного мікротрона.
Тепер простір між магнітами дозволяє замінити невеликий резонатор, що допускає лише малий? 0.5 Мев) приріст енергії за оборот, на самостійний (лінійний) прискорювач з енергією? 10 МеВ і більше і це дозволить багаторазово збільшити кінцеву енергію електронів (є розрізні мікротронів на енергію? 1 ГеВ).
...
