Физическая энциклопедия

БЕТАТРОН


циклич. ускоритель эл-нов, в к-ром ускорение производится вихревым электрич. полем, индуцируемым перем. магн. полем, охватываемым круговой орбитой ч-ц. (см. УСКОРИТЕЛИ).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1983.

БЕТАТРОН

- циклическийиндукционный ускорительэлектронов, в к-ром энергия частиц увеличивается за счёт вихревого электрич. поля, создаваемого изменяющимся магн. потоком, пронизывающим орбиту частиц.

В 1922 Дж. Слепян (J. Slepian) запатентовал ускоритель, использующий вихревое магн. поле. В 1928 P. Видероэ (R. Wideroe) сформулировал условия существования равновесной орбиты, т. е. орбиты пост. радиуса (т. н. условие Видероэ, см. ниже). Однако первый действующий Б. был создан лишь в 1940 Д. Керстом (D. Kerst) на основе разработанной им (совместно с P. Сербером (R. Serber)) теории движения электронов в Б. и тщательной отработки конструкции ускорителя.

Переменный центр.магн поток создаёт в Б. вихревую эдс индукции, ускоряющую электроны. Удержание ускоряемых электронов на равновесной круговой орбите осуществляется ведущим (управляющим) магн. полем, надлежащим образом меняющимся во времени, Радиусrмгновенной орбиты, по к-рой обращается в моментtэлектрон с импульсомрв азимутально-симметричном магн. поле, равен:

гдеВ(r, t) -магн. индукция поля,е -величина заряда электрона. Для равновесной орбиты (r=R=const) нужно, чтобы импульсрменялся во времени пропорционально удерживающему полюВ:.T. к. скорость изменения импульса определяется напряжённостью ускоряющего электрич. поляEна орбите, равного по закону эл.-магн. индукцииE= (Ф - поток магн. индукции через орбиту, -ср. значение магн. поля внутри орбиты радиусаr),то для равновесной орбиты выполняется соотношение:


Его интегрирование даёт:


В частности, при синхронном измененииВср(t) иB(t),наиболее просто реализуемом практически, условие постоянства радиуса орбиты принимает вид:

Вср(t) =2В(t). (4)

Это условие [или более точное условие (2)] наз. бетатронным условием, условием Видероэ или "условием 2 : 1".

Частица, инжектированная в ускоритель на равновесном радиусе с импульсом, определяемым соотношением (1) (т. н. равновесная частица), будет в процессе ускорения непрерывно обращаться по орбите пост. радиуса. Для частицы, инжектированной с др. нач. импульсом, мгновенная орбита будет иной, однако в процессе ускорения она станет медленно приближаться к равновесной. Можно показать, что её расстояние от равновесной будет уменьшаться обратно пропорциональноВ.

Для устойчивости равновесной орбиты необходимо, чтобы магн. поле Б., удерживающее электроны на орбите, слегка спадало по радиусу (см.Фокусировка частиц, в ускорителе):коэф. спаданияпмагн. поля по радиусу, определяемый соотношением


должен находиться в пределах: 0 <п <1. (6)

В действительности, чтобы избежать резонансной раскачки частиц гармониками магн. поля и др. резонансных явлений, он должен быть зафиксирован в ещё более жёстких пределах; обычноn~0,6-0,7. Требуемый спад магн. поля и его однородность по азимуту достигаются с помощью спец. профилирования магн. полюсов, формирующих управляющее магн. поле, и дополнит. компенсирующих обмоток, регулирующих азимутальную вариацию поля.

В процессе ускорения амплитуды колебаний частиц около мгновенной орбиты (т. (т. е. для Б. обратно пропорционально ), так что ускоряемый поток электронов сосредоточивается вблизи равновесной орбиты.

Типичная схема Б. показана на рис. 1. Электромагнит перем. тока создаёт перем. магн. поток между сердечниками1и управляющее магн. поле в зазоре между профилированными полюсными наконечниками2.

Рис.1. Схематический разрез бетатрона:1 -центральный сердечник; 2 - полюсные наконечники;3 -сечение кольцевой вакуумной камеры;4 -ярмо магнита; 5-обмотки электромагнита.

Сердечник электромагнита выполнен из тонкого листового ("трансформаторного") железа для уменьшения в нём вихревых токов. Инжектором служит электронная пушка, располагаемая вблизи вакуумной камеры3и периодически впускающая электроны примерно по касательной к равновесной орбите в тот момент, когда значение управляющего магн. поля соответствует импульсу инжектируемых электронов.

Магн. поле меняется периодически (рис. 2, а), ускорение производится на участке (tн,tк)роста управляющего магн. поля. В конце цикла ускорения с помощью спец. "смещающей" обмотки нарушают соотношение (2), обеспечивающее постоянство радиуса орбиты. Пучок отклоняется от равновесной орбиты и может быть выведен из ускорит. камеры (см.Вывод пучка)или направлен на мишень, расположенную внутри камеры вдали от равновесной орбиты.

В большинстве Б. управляющее полеВи индуцирующий поток меняются синхронно (рис. 2, а). При этом магн. поле на орбите не может превышать половины макс. поляВмакс, определяемого насыщением железа. Чтобы избежать этого ограничения, в нек-рых установках применено т. В0(рис. 2, б), что позволяет почти удвоить его макс. значение.

Бетатронный режим ускорения применяется также на небольшихсинхротронахдля предварит. ускорения частиц до релятивистских энергий.

Благодаря простоте конструкции, дешевизне и удобству пользования Б. получили особенно широкое применение в прикладных целях в диапазоне энергий 20- 50 МэВ. Используется либо непосредственно пучок ускоренных электронов, либо вызываемое им при попадании на мишеньтормозное излучение.Преимущества

Рис. 2. Изменение магнитного поля в бетатроне без подмагничивани я (а) и с подмагничиванием (б).В-управляющее магнитное поло;Вср- среднее поле внутри орбиты;B0-постоянная составляющая управляющего поля;tниtк- начальный и конечный моменты времени цикла ускорения.

Б. перед др. источниками g-излучения - простота обращения с ним, возможность плавной регулировки энергии, очень малые размеры источника излучения. В пром-сти Б. используются гл. обр. для радиац. дефектоскопии материалов и изделий и в скоростной рентгенографии (при исследовании быстро протекающих процессов внутри закрытых объёмов), в медицине - для радиац. терапии.

Разработаны разл. модификации Б.: двухкамерные (стереобетатроны), дающие два луча, пересекающиеся в заданном месте вне Б.; с постоянным во времени магн. полем (типа магн. поля в секторныхфазотронахициклотронах),преимуществом к-рых является существ. увеличение времени захвата в режим ускорения. Для повышения интенсивности ускоренного пучка в Б. предлагались также более эффективные методы фокусировки (жёсткая фокусировка, фокусировка продольным магн. полем, газовая фокусировка и др.).

Лит.:Керст Д. У., Бетатрон, пер. с англ., "УФН", 1944, т. 26, с. 181; Ананьев Л. M., Воробьев А. А., Горбунов В. И., Индукционный ускоритель электронов - бетатрон, M., 1961; Коломенский А. А., Физические основы методов ускорения заряженных частиц, M., 1980; Москалев В. А., Бетатроны, M., 1981.Э. Л. Бурштейн.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


Синонимы:
стереобетатрон, ускоритель


  1. бетатрон—циклический ускоритель электронов в котором ускорение осуществляется вихревым электрическим полем индукции наведнным переменным магнитным полем. См. Ускорители заряженных...Большая Советская энциклопедия II
  2. бетатрон—м. физ.betatrn m...Большой русско-испанский словарь
  3. бетатрон—сущ. муж. рода...Большой русско-украинский словарь
  4. бетатрон—мен. чол. роду фз....Большой украинско-русский словарь
  5. бетатрон—импульсный циклич. индукционный ускоритель заряженных частицi в кром электроны обращающиеся по стационарной круговой орбите ускоряются вихревым электрич. полем создаваемы...Большой энциклопедический политехнический словарь
  6. бетатрон—циклический ускоритель электронов в котором электроныускоряются вихревым электрическим полем порожденным переменным магнитнымполем. Обычно энергия электронов в бетатроне ...Большой энциклопедический словарь II
  7. бетатрон—БЕТАТРОН циклический ускоритель электронов в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем порожденным переменным магнитным полем. Обычно энергия электронов в...Большой энциклопедический словарь III
  8. бетатрон—БЕТАТРОН циклический ускоритель электронов в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем порожденным переменным магнитным полем. Обычно энергия электронов ...Большой Энциклопедический словарь V
  9. бетатрон—а ч.i Циклчний прискорювач електронв у якому прискорення здйснються електричним полем ндукц наведеним змнним магнтним полем....Великий тлумачний словник (ВТС) сучасної української мови
  10. бетатрон—циклич. ускоритель электронов в кром электроны ускоряются вихревым электрич. полем порожднным переменным магн. полем. Обычно энергия электронов в Б. не выше МэВ. Синоним...Естествознание. Энциклопедический словарь
  11. бетатрон—корень БЕТА корень ТРОН нулевое окончаниеОснова слова БЕТАТРОНВычисленный способ образования слова Бессуфиксальный или другой БЕТА ТРОН Слово Бетатрон содержит следу...Морфемный разбор слова по составу
  12. бетатрон—Начальная форма Бетатрон винительный падеж единственное число мужской род неодушевленное...Морфологический разбор существительных
  13. бетатрон—БЕТАТРОНstrong тип УСКОРИТЕЛЯ частиц состоящий из замкнутой кольцеобразной вакуумной камеры в которой содержатся электроны. Их разгоняют под воздействием быстро меняющего...Научно-технический энциклопедический словарь
  14. бетатрон—бетатрон м. Установка для ускорения электронов осуществляемого при помощи электромагнитной индукции....Новый толково-словообразовательный словарь русского языка
  15. бетатрон—betatron циклический ускоритель электронов бетачастиц beta particles в потоке излучения широко применяется в лучевой терапии....Оксфордский толковый словарь общей медицины
  16. бетатрон—бетатрон бетатрон а...Орфографический словарь
  17. бетатрон—u мu мн.u бетатроны Р.u бетатронов стереобетатрон ускоритель...Орфографический словарь русского языка
  18. бетатрон—бетатрон менник чоловчого роду...Орфографічний словник української мови
  19. бетатрон—btatron...Политехнический русско-французский словарь
  20. бетатрон—бетатрон бетатроны бетатрона бетатронов бетатрону бетатронам бетатрон бетатроны бетатроном бетатронами бетатроне бетатронах...Полная акцентуированная парадигма по Зализняку
  21. бетатрон—Орфографическая запись слова бетатрон Ударение в слове бетатрон Деление слова на слоги перенос слова бетатрон Фонетическая транскрипция слова бетатрон [битдрон] Характер...Полный фонетический разбор слов
  22. бетатрон—бетатрон аСинонимы стереобетатрон ускоритель...Русский орфографический словарь
  23. бетатрон—м. радиол.em betatron...Русско-английский медицинский словарь
  24. бетатрон—бетатрон м.ubetatron стереобетатрон ускоритель...Русско-английский политехнический словарь
  25. бетатрон—бетатрон м. физ.ibetatron...Русско-английский словарь
  26. бетатрон—m. стереобетатрон ускоритель...Русско-английский словарь математических терминов
  27. бетатрон—betatron стереобетатрон ускоритель...Русско-английский словарь по машиностроению
  28. бетатрон—м.betatron induction accelerator азимутальносимметричный бетатрон безжелезный бетатрон бетатрон без подмагничивания бетатрон с азимутальной вариацией магнитного поля бета...Русско-английский словарь по физике
  29. бетатрон—betatron...Русско-английский технический словарь
  30. бетатрон—betatron стереобетатрон ускоритель...Русско-английский технический словарь
  31. бетатрон—Бэтатрон...Русско-белорусский словарь
  32. бетатрон—бэтатрон муж.i...Русско-белорусский словарь II
  33. бетатрон—м. яд. физ. betatrone m...Русско-итальянский политехнический словарь
  34. бетатрон—Синонимы стереобетатрон ускоритель...Русско-китайский словарь
  35. бетатрон—Betatron Elektronenturbine Strahlentransformator Vielfachbeschleuniger...Русско-немецкий политехнический словарь
  36. бетатрон—Betatron Elektronenschleuder Induktionsbeschleuniger ускорительem Wirbelbeschleuniger...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  37. бетатрон—Betatron Elektronenschleuder Induktionsbeschleuniger ускоритель Wirbelbeschleuniger...Русско-немецкий химический словарь
  38. бетатрон—бетатронм физ. ....Русско-новогреческий словарь
  39. бетатрон—бетатрон бетатрон...Русско-таджикский словарь
  40. бетатрон—техн. бетатрон Синонимы стереобетатрон ускоритель...Русско-украинский политехнический словарь
  41. бетатрон—btatron...Русско-французский словарь по химии
  42. бетатрон—betatron...Русско-чешский словарь
  43. бетатрон—бетатрон [бэ\]Синонимы стереобетатрон ускоритель...Русское словесное ударение
  44. бетатрон—бетатрон прибор стереобетатрон ускоритель...Слитно или раздельно? Орфографический словарь-справочник
  45. бетатрон—бетатрон а прибор Синонимы стереобетатрон ускоритель...Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник
  46. бетатрон—БЕТАТРОН [lt гр. beta вторая буква греческого алфавита указывающая в физике на связь с радиоактивными веществами электрон] физ. установка для ускорения ускоритель элек...Словарь иностранных слов русского языка
  47. бетатрон—бетатрон сущ. колво синонимов стереобетатрон ускоритель Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин. . Синонимы стереобетатрон ускоритель...Словарь синонимов II
  48. бетатрон—бетатрон ч. бета. електрон фз. циклчний ндукцйнй прискорювач заряджених частинок в якому прискорюють електрони бетачастинки до сотень мегаелектронвольтв. Застосовують пд...Словник іншомовних слів
  49. бетатрон—бетатрон [вд бета. електрон] циклчний ндукцйний прискорювач заряджених частинок в якому прискорюють електрони бетачастинки до сотень мегаелектронвольтв. Застосовують пд ...Словник іншомовних слів Мельничука
  50. бетатро́н—БЕТАТРОН а ч. Циклчний ндукцйний прискорювач електронв до енергй у клька сотень мльйонв електронвольтв застосовують у промисловост медицин та для ядерних дослджень. Метод...Словник української мови в 11 томах
  51. бетатрон—БЕТАТРОН а ч. спец.Циклчний прискорювач електронв у якому прискорення здйснються електричним полем наведеним змнним магнтним полем.Для руйнування пухлин застосовуються по...Словник української мови у 20 томах
  52. бетатрон—БЕТАТРОН циклический ускоритель электронов в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем порожденным переменным магнитным полем. Обычно энергия электронов в...Современный энциклопедический словарь
  53. бетатрон—индукционный циклический ускоритель в котором электроны удерживаются на постоянной круговой орбите с помощью увеличивающегося во времени магнитного поля а ускоряются вихр...Термины атомной энергетики
  54. бетатрон—бетатрон [см. бетачастицы злектрон] установка для ускорения ускоритель электронов до энергии в сотни миллионов лектронвольт в которой электроны ускоряются вихревым элек...Толковый словарь иностранных слов
  55. бетатрон—БЕТАТРОН м. Установка для ускорения электронов осуществляемого при помощи электромагнитной индукции....Толковый словарь русского языка
  56. бетатрон—а ч. Циклчний прискорювач електронв у якому прискорення здйснються електричним полем ндукц наведеним змнним магнтним полем....Толковый словарь украинского языка
  57. бетатрон—Ударение в слове бетатронУдарение падает на букву оБезударные гласные в слове бетатрон...Ударение и правописание
  58. бетатрон—техн. бетатрон...Украинско-русский политехнический словарь
  59. бетатрон—яд. фз....Українсько-англійський словник
  60. бетатрон—[betatron]betatron фз....Українсько-польський словник
  61. бетатрон—Циклчний ндукцйний прискорювач електронв бетачастинок максимальна енергя бл.em МеВ....Універсальний словник-енциклопедія
  62. бетатрон—циклчний ндукцйний прискорювач електронв бетачастинок максимальна енергя бл. МеВ....УСЕ (Універсальний словник-енциклопедія)
  63. бетатрон—бетатрон бетатроны бетатрона бетатронов бетатрону бетатронам бетатрон бетатроны бетатроном бетатронами бетатроне бетатронах Источник Полная акцентуированная парадигма по ...Формы слова
  64. бетатрон—Тета Терн Теорба Теор Тент Тенор Театр Таро Табор Рота Рот Рон Роба Рет Реотан Рента Рено Ренат Реба Рао Рант Рано Ранет Раб Отар Орт Орнат Орн Онер Обрат Обр Обет Обер Н...Электронный словарь анаграмм русского языка
  65. бетатрон—БЕТАТРОН циклический ускоритель электронов в котором электроны ускоряются вихревым электрическим полем порожденным переменным магнитным полем. Обычно энергия электронов ...Энциклопедический словарь естествознания