Циклотрон на заряженных частицах

Множество заряженных (например, альфа- и бета-) и не имеющих заряда частиц использовалось в качестве снарядов для бомбардировки ядер. Какие вы видите преимущества и недостатки каждого из них Как можно контролировать скорость этих частиц Как они наводятся на цель Тема вашего исследования должна по возможности включать описание электростатических генераторов, циклотронов и линейных ускорителей. Интересно было бы затронуть и роль ядерных реакторов в синтезе новых изотопов. [c.336]

Заряженные бомбардирующие частицы, как, например, альфа-частицы, должны иметь очень большую скорость, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание между ними и ядром-мишенью. Чем больше заряд бомбардирующей частицы или ядра-мишени, тем большей скоростью должна обладать бомбардирующая частица, чтобы вызвать ядерную реакцию. В связи с этим разработано много методов ускорения заряженных частиц с использованием сильных магнитных и электростатических полей. Такие методы осуществляются с помощью ускорителей элементарных частиц, носящих название циклотрон и синхротрон. Принципиальная схема действия циклотрона показана на рис. 20.4. Частицы, предназначенные для бомбардировки исследуемых ядер, вводят в вакуумную камеру циклотрона. Затем их ускоряют, прикладывая попеременно положительный и отрицательный потенциалы к полым О-образным электродам. Магниты, расположенные выше и ниже этих электродов, заставляют частицы двигаться по спиральным траекториям до тех пор, пока они в конце концов не выходят из циклотрона и не ударяются о вещество, играющее роль мишени. Ускорители элементарных частиц нашли применение главным образом для выяснения ядерной структуры и синтеза новых тяжелых элементов. [c.252]

Частицы, которыми бомбардируют ядра-мишени, подвергаются предварительно разгону в различных ускорителях (циклотрон, синхрофазотрон и др.). Наиболее часто используются а-частицы и дейтроны, у которых отношение массы к заряду равно 2, реже используют протон Н, у которого отношение массы к заряду равно 1 и поэтому накопление энергии в этом случае относительно меньше. Иногда пользуются ядрами других элементов, которые могут накопить очень большое количество энергии. Соотношение энергий частиц при одинаковых условиях ускорения в магнитных и электрических полях циклотрона таково протон — 10 МэВ, дейтрон— 20 МэВ, а-частица — 40 МэВ, а ядро атома азота 7N — 140 МэВ. [c.65]

Еще до разработки конструкции циклотрона (1932 г.) большое число ядерных превращений было изучено с использованием в качестве снарядов а-частиц радиоактивного происхождения. Однако наличие на самой а-частице двух положительных зарядов [c.514]

Еще до разработки конструкции циклотрона большое число ядерных превращений было изучено с использованием в качестве снарядов а-частиц радиоактивного происхождения. Однако наличие на самой а-частице двух положительных зарядов ограничивало применимость этого метода сравнительно легкими элементами при переходе к атомам с большими положительными зарядами ядер отталкивание ими а-частиц настолько возрастает, что вероятность проникновения последних в ядро становится ничтожно малой. Поэтому превращения под действием а-частиц радиоактив [c.448]

Изучение радиоактивности привело также к искусственному расщеплению атомов элементов так реализовалась мечта алхимиков, но, конечно, I ином смысле и иными методами Ядерные реакции, как теперь называют эти превращения, происходящие в атомах элементов, осуществляются нри бомбардировке атомов частицами высокой энергии, например а-лучами различного происхождения и нейтронами. Последние, как частицы, не имеющие электрического заряда, могут атаковать ядра любого атомного номера. Напомним, что для нолучения протонов, обладающих высокой энергией, был сконструирован циклотрон (Е. О. Лоуренс из Калифорнийского университета, 1939). [c.402]

Для получения меченых атомов особенно пригодны реакции, вызываемые дейтеронами, и ими главным образом пользуются при применении циклотронов. Могло бы казаться, что дейтерон, как сравнительно тяжелая частица с положительным зарядом, мало пригоден в качестве снаряда для разрушения ядер и, во всяком случае, менее выгоден, чем нейтрон и даже протон, с вдвое меньшей массой. Однако, это не так. Из табл. 3 видно, что в дейтероне обе составляющие его частицы — протон и нейтрон, очень слабо связаны их энергия связи равна лишь 2,18 MeV. Поэтому при приближении к ядру мишени дейтерон легко расщепляется в силовом поле этого ядра на составные части, причем нейтрон может легко быть захваченным ядром, а протон освобождается. Это ведет к очень распространенным реакциям типа d, р), часто применяемым для получения препаратов меченых атомов. Реакций этого типа известно около 120. Оставляя в ядре лишний нейтрон, они, как и реакции типа (га, у), ведут к - радиоактивным продуктам. [c.121]

Применение урановых реакторов не уменьшило значения циклотронов как средства получения меченых атомов. В качестве источников дейтеронов, на роль которых, как облучателей, указывалось выше, циклотроны имеют в ряде случаев значительные преимущества перед реакторами. Гораздо меньшая производительность циклотронов в значительной степени компенсируется возможностью направлять сосредоточенный пучок заряженных частиц на мишень небольшой площади, что невозможно для нейтронов, так как отсутствие заряда не позволяет управлять их полетом. Кроме того, возможности циклотронов, как средства получения меченых атомов, более разнообразны, чем реакторов, так как они могут генерировать частицы разных сортов и энергий. [c.129]

Еще до разработки конструкции циклотрона (1932 г.) большое число ядерных превращений было изучено с использованием в качестве снарядов а-частиц радиоактивного происхождения. Однако наличие па самой а-частице двух положительных зарядов ограничивало применимость этого метода сравнительно легкими элементами при переходе к атомам с большими положительными зарядами ядер отталкивание ими а-частиц настолько возрастает, что вероятность проникновения последних в ядро становится ничтожно малой. Поэтому превращения под действием а-частиц радиоактивного происхождения наблюдались лишь у элементов с порядковыми номерами не выше приблизительно двадцати. [c.561]

По различным превращениям атомных ядер имеется монография. Для обеспечения правильной работы циклотрона разгоняющее поле должно находиться в резонансе с оборотами частиц, которые зависят от их зарядов и масс. При наличии с м е с и изотопов условия резонанса будут выполняться для каждого из них в отдельности. [c.563]

ООО кж/сек, их выводят из полого электрода и направляют на мишень, содержащую элемент, ядра которого под действием протонов подвергают превращению. Циклотрон может служить для ускорения любой частицы, несущей электрический заряд, будь то протон, электрон или а-частица. [c.49]

В настоящее время получено большое число таких радиоактивных изотопов существует лишь немного элементов, которые нельзя активировать таким способом. В частности, были получены изотопы элементов технеция и прометия, которые в природе не встречаются. Радиоактивные изотопы образуются при бомбардировке различными частицами, такими, как нейтроны ( г, или просто га), протоны ( Н, или р), а-частицы (гНе, или а), дейтроны (1Н, или с1), у-лучи и даже более тяжелые ядра. Так как нейтроны не имеют заряда, они не отталкиваются при приближении к ядрам, даже если их энергия очень мала (медленные, или тепловые, нейтроны). Следовательно, нейтроны очень эффективны для проведения ядерных превращений, и большинство искусственных радиоактивных изотопов получены при облучении иейтроиами в ядерном реакторе (рис. 5.16). Другие бомбардирующие частицы заряжены, и, для того чтобы преодолеть возникающие силы отталкивания, необходимо сообщить им очень высокие энергии. Этого достигают проведением бомбардировки в ускорителях, таких, как циклотроны. В них заряженные частицы движутся по круговым траекториям под действием магнитного поля, перпендикулярного плоскости траектории. Частицы таким образом многократно проходят через металлическую камеру (которой придают различную форму), несущую переменный электрический заряд. Частицы, проходящие через камеру с определенной фазой и угловой скоростью, ускоряются и постепенно приобретают энергию, во много раз превышающую энергию, соответствующую приложенному напряжению. Если магнитное поле постоянное и частота колебаний электрического заряда определенная, то скорость (т. е. энергия) частиц будет пропорциональна радиусу их круговой траектории. Типичный [c.160]

Для обеспечения правильной работы циклотрона разгоняющее поле должно находиться в резонансе с оборотами частиц, которые зависят от их зарядов и масс. Применимость первоначального варианта циклотрона была ограничена быстрым возрастанием массы частиц при их очень больших скоростях (рис. ХУМЗ), что нарушает условия резонанса. Сохранить эти условия оказалось возможным путем использования принципа синхротрона, т. е. ускорителя, учитывающего изменение массы частиц. Такой учет осуществляется путем соответствующего изменения либо частоты переменного электрического поля, либо [c.517]

Для обеспечения правильной работы циклотрона разгоняющее поле долж но находиться в резонансе с оборотами частиц, которые зависят от их зарядоЕ и масс. Применимость первоначального варианта циклотрона была ограниченг быстрым возрастанием массы частиц при их очень больших скоростях (рис. 223) [c.448]

Наиболее часто используются а-частицы и дейтроны, у которых отношения массы к заряду равно 2, реже используют протон Н, у которого отношение массы к заряду равно 1 и поэтому накопление энергии в этом случае относительно меньше. Иногда пользуются ядрами других элементов, которые могут накопить очень большое количество энергии. Соотношение энергий частиц при одинаковых условиях ускорения их в магнитных и электртческих полях циклотрона таково протон 10 Мэе, дейтрон 20 Мэе, а-частица 40 Мэе, а ядро атома азота гМ 140 Мэе. [c.62]

Активация другими частицами. А ктквпровать образец можно и бомбардировкой заряженными частицами — протонами Н+, дейтронами н+, тритонами ЗН+, ядрами гелия Не2+ и ОДе + [16]. Требуемую энергию (несколько десятков мегаэлектронвольт) дают линейные ускорители, генераторы Ван-де-Граафа или циклотроны. При этом протекает такая же ядерная реакция, как и при облучении нейтронами ядро-мишень захватывает частицу, образуя ядро с большими массой и зарядом. Новое ядро часто нестабильно и распадается, испуская частицы и излучение, или и то и другое вместе. Этот метод обладает весьма высокой чувствительностью, особенно при обнаружении легких элементов (В, С, М, О), для которых предел обнаружения составляет порядка 1 10- 7о [16—18]. [c.519]

Имелся лишь один выход. Нужно было использовать те трансураны, которые можно было добыть в больших количествах, прежде всего — это плутоний. Надеялись также получить в достаточных количествах кюрий и калифорний после многолетнего облучения в реакторе. Конечно, используя трансураны с меньшим зарядом ядра, необходимо было испытать более тяжелые снаряды. Нейтроны и альфа-частицы являлись уже недостаточно мощными. Подходящими по массе снарядами были ядра кислорода, азота, углерода, бора и неона, полученные с помощью новых ионных источников. Безусловно, ускорить тяжелые частицы до необходимой энергии возможно только с помощью высокоэффективных ускорителей. Начиная с середины 50-х годов американские физики все свои надежды возлагали на новый линейный ускоритель тяжелых ионов H1LA , а в последнее время — на еще более мощный Super-HILA . Их советские коллеги использовали оправдавшие себя ускорители частиц У-200 и У-300. В испытании находится новый циклотрон У-400, который способен ускорить до больших энергий даже ядра урана. [c.177]

По различным превращениям атомных ядер имеется монография . Для обеспечения правильной работы циклотрона разгоняющее поле должно находиться в резонансе с оборотами частиц, которые зависят от их зарядов и масс. При наличии смесн изотопов условия резонанса будут выполняться для каждого из них в отдельности. Поэтому циклотрон может служить в качестве масс-спектрографа. Масса каждого из изотопов вычисляется при этом по напряжению магнитного поля и частоте электрического, обеспечивающим вылет непрерывного потока частиц. Таким путем был, в частности, выделен изотоп гелия с массой 3. Для разгона до заданных скоростей электронов сконструирован аналогичный в принципе аппарат — бегагрон. [c.350]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология