V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
vysokofrekvenčních
lineárních urychlovačů kruhových urychlovačů jsou urychlovací elektrody napájeny
http://astronuklfyzika. Během urychlovacího cyklu, který trvá cca 5milisekund, vykonají elektrony cca
2miliony oběhů, přičemž indukovanou elektromotorickou silou urychlí cca desítky MeV. pro technické lékařské účely. získávají emisí stěn rezonátoru. Elektrony prolétají mnohokrát tímto rezonátorem, kam jsou kruhové dráze vraceny magnetickým
polem, přičemž při každém průletu jsou urychlovány vyšší vyšší energii.B Φ,
neboli magnetický tok plochou πR2 dráhy elektronu musí rovnat dvojnásobku toku, který dráhou protékal,
kdyby celé ploše bylo homogenní magnetické pole intenzitou Tato "betatronová" podmínka zajištěna
vhodným tvarováním pólových nástavců elektromagnetu.
Menší betatrony 60.[v q.
Elektrické napájení urychlovačů
Svou vysokou kinetickou energii získávají částice urychlovačích působením elektromagnetických polí, t. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. přeměnou části elektrické energie, kterou musí být urychlovače napájeny. posledních letech byly
však prakticky vytlačeny lineárními urychlovači elektronů, které mají výhodu menších rozměrů,
vyšší intenzity toku elektronů snadnější možnosti modulace svazku.B/(mo.1. Stejné využití i
tvrdé brzdné záření gama.cz/JadRadFyzika5.v2/R) vede podmínce rovnovážného urychlování elektronu dráze poloměru 2πR2. Vzhledem zvýšené kinetické energii
je poloměr dráhy elektronu každém průletu rezonátorem vždy větší větší.5 Elementární částice
urychlující elektrickou silou podél kruhové dráhy q. Tak složité přístroje,
jakými obecně urychlovače jsou, musejí být opatřeny složitou elektronickou aparaturou, obsahující
několik typů zdrojů elektrického napájení:
n Napájení urychlovacích elektrod
je tím základním elektrickým napájením, dodávajícím vlastní elektrickou energii pro urychlování
nabitých částic. jednotlivých drah lze vyextrahovat monoenergetické svazky elektronů, z
menších drah nižší energie, největší dráhy při okraji urychlovací komory pak elektrony maximální energii.7. magnetickém poli mezi pólovými
nástavci silného elektromagnetu umístěna plochá válcová komora vysokým vakuem, podobně jako u
cyklotronu, avšak místo duantů okraje komory namontován elektrický urychlovací systém dutinový
rezonátor, napájený vysokofrekvenčním napětím magnetronového klystronového generátoru (frekvence činí
několik GHz). rentgenek elektrostatických lineárních urychlovačů jedná vysoké
stejnosměrné napětí desítky kilovoltů, několik megavoltů.
Elektrony pro urychlování vstřikují elektronovým dělem, popř.E, kolmou Lorentzovou magnetickou silou q.f e. Poloměr kruhové dráhy bývá
desítky centimetrů. Jeho činnost schématicky znázorněna pravé části obr.
Elektromagnet menších betatronů bývá často napájen střídavým proudem normální elektrické
sítě 220V frekvencí 50Hz, příkon činí jednotky desítky kW.letech hojně používaly radioterapii (viz §3.
Mikrotron
Speciálním typem kruhového urychlovače elektronů mikrotron, označovaný též někdy jako "elektronový
cyklotron".c), podle níž kruhová frekvence urychlovacího napětí musí
být celočíselným k-násobkem uvedeného podílu, kde náboj elektronu, magnetická indukce, klidová
hmotnost elektronu. Mikrotrony
se občas používají pro urychlování elektronů energie několika MeV, jejich předností dosažení vysokých intenzit
toku urychlených elektronů svazku.-80. Pak
dopadají buď vnitřní terčík (přičemž budí brzdné záření gama), nebo jsou svazku vyvedeny ven
- slouží pak elektronovému ozařovaní, např. Při velkých energiích však
potřeba (podobně jako cyklotronu) provádět synchronizaci vzhledem růstu hmotnosti elektronů
s jejich energií.
Betatrony používají pro energie elektronů cca 300MeV. Spojením principu betatronu synchrotronu vzniká betasynchrotron, který
urychluje elektrony kruhové orbitě uvnitř vakuovaného prstence nejprve betatronovém
principu pomocí elektromagnetů napájených střídavým proudem, načež takto předurychlené
elektrony jsou dále urychlovány mezi elektrodami, něž zapojí vysokofrekvenční urychlovací napětí
se synchronizovanou frekvencí, přičemž odpovídajícím způsobem vzrůstá magnetické pole.10. 1.5.RNDr.v.2008 12:13:47]
.
j.htm (40 43) [15.B a
odstředivou silou m. Aby elektron přišel mezi
elektrody rezonátoru správné fázi periody vysokofrekvenčního napětí mohl být znovu urychlen, třeba
splnit frekvenční podmínku rezonance 2π.6 "Radioterapie"), hlavně
jako zdroj tvrdého brzdného záření gama energiích cca 40MeV
