Линейные ускорители (лу)

Линейные ускорители - ускорители заряженных частиц, в которых траектория частиц близка к прямым линиям. У них:

• : высокая интенсивность и плотность пучка,

• простота вывода,

• отсутствие тормозного излучения,

• максимальную энергию можно увеличить добавлением дополнительных секций,

• естественный выход всего пучка на внешнюю мишень.

Длительность цикла ускорения не более нескольких мкс. Длительность отдельного импульса порядка нескольких наносекунд. Средние токи достигают миллиампер, а токи в импульсе — нескольких сотен ампер.

Протонные линейные резонансные ускорители.

В

Электрическое поле не проникает внутрь дрейфовых трубок, а сосредоточено в зазорах между ними. Длина трубок обеспечивает попадание в ускоряющую фазу поля (резонанс) в зазорах.

Реально используют резонансные контура, в которых реактивная мощность в тысячи раз превышает активную мощность..

Для инжекции используются каскадные генераторы на напряжение 500—800 кВ.

Для устойчивости поперечно­го движения необходимо создавать фокусирующие магнитные поля, которые не дают частицам удалиться от оси ускоряющей системы. Для этого между электродами размещают сильно фокусирующие магнитные квадрупольные линзы.

ЛУ позволяют получать пучки ускоренных частиц с энергиями от 5 до 800 МэВ при токах в импульсе до сотни миллиампер и более и средних токах примерно в 100 раз меньше..

Линейный ускоритель электронов (луэ)

В ускорителе с бегущей волной частицы. движутся на гребне электромагнитной волны, распространяющейся вдоль оси ускорителя с фазовой скоростью, достаточно близкой к скорости

перемещения частиц.

Электроны из инжектора вводятся в начальную часть ускоряющего волновода. Одновременно в волноводе возбуждается волна, имеющая продольную компоненту электрического поля. Частица остаётся в резонансе с волной. Постепенное увеличение скоро­сти волны обеспечивается. изменением внутренних размеров диаф­рагмированного волновода по длине.

Длина трубки близка к l - длине волны высокочастотного напряжения. При частоте ускоряющего напряжения 310⁹ Гц ( l = 0.1 м ) и амплитуде ускоряющего напряжения 300 кВ длина ускорителя на 10² МэВ составит около 30 м. В некоторых электронных линейных ускорителях электрон приобретает 5 МэВ на длине 1 м.

Энергия ЛУЭ лежит в пределах от единиц МэВ до десятков ГэВ. Рабочая длина волны 3-30 см. Темп ускорения – от нескольких единиц до 10 -15 МэВ на м. Импульсный электронный ток на выходе ускорителя' может достигать нескольких ампер при среднем его значении в 1000— 10000 раз меньшем.

Общий вид линейного ускорителя электронов ЛУЭР-20М

Характеристики ЛУЭР-20М

Энергия ускоренных электронов в режиме тормозного излучения, МэВ	6 и 18
Максимальная мощность поглощенной дозы тормозного излучения, Гр/мин	от 0.5 до 3
Поле тормозного излучения имеет прямоугольную форму, на расстоянии 1 м от мишени размеры поля плавно регулируются в пределах, см	от 2  2 до 40  40
Неравномерность распределения мощности дозы по радиационному полю в режиме тормозного излучения (отношение максимума поглощенной дозы к минимуму)  для полей от 5  5 до 30 30 см2  для полей от 30 30 до 40 40 см2	1.06 1.10
Энергия ускоренных электронов в режиме облучения электронами, MэВ	5, 8, 11, 14, 17, 20
Максимальная мощность пучка ускоренных электронов, Вт		600
Максимальная мощность поглощенной дозы в режиме облучения электронами, Гр/мин	от 0.6 до 5
Размеры радиационных полей в режиме облучения электронами на расстоянии 1 м от мишени, см	от 5  5 до 29 29