up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله شتاب دهنده ي خطي PDF
QR code - شتاب دهنده ي خطي

شتاب دهنده ي خطي

Linac) Linear Accelerator)

شتاب دهنده ي خطي و اجزاي جانبي آن
Linac) Linear Accelerator)
يک شتاب دهنده خطي يا Linac، يک جزء شتابدهنده است که ذرات باردار الکترون، پروتون يا يونهاي سنگين را در خط مستقيم شتاب مي دهد.
ذرات باردار از سمت چپ وارد مي شوند و بوسيله ميدان الکتريکي به سمت اولين لامپ الکتروني شتاب مي گيرند. به محض اينکه وارد تيوب شدند از ميدان الکتريک حفاظت شده و با سرعت ثابت بطرف جلو سوق داده مي شوند. وقتي به فضاي خالي بعدي رسيدند ميدان آنها را شتاب مي دهد تا به تيوب بعدي برسند. اين کار ادامه پيدا مي کند و ذرات در هر Gap انرژي بيشتر و بيشتري جمع مي کنند تا اينکه از سمت راست از شتاب دهنده خارج شوند.
وجود تيوبها در مسير لازم است زيرا يک ميدان متناوب استفاده مي شود و بدون اين تيوبها ميدان ممکن است متناوباً شتاب بگيرد و باعث تاخير در حرکت ذرات شود. تيوبها ذرات را در طول زماني که ميدان ممکن است کم باشد محافظت مي کند.
Linac يک پرتابگر الکترومغناطيسي است که الکترونها را از حرکت ثابت و هميشگي شان به سرعت نسبيتي، سرعتي نزديک به سرعت نور، مي رساند.
طول linac تقريباً m 5 2 است که براي رساندن سرعت هر جفت الکترون از صفر به تقريباً 300000 کيلومتر در ثانيه فاصله خيلي زيادي نيست. چگونه اين امر امکان دارد؟
قسمتهاي اصلي Linac شامل موارد زير است:
- تفنگ الکتروني
- buncher يا همنواگر
- خود Linac
هر قسمتي در شتاب دادن الکترونها وظيفه خاص خود را دارد.
A. تفنگ الکتروني
تفنگ الکتروني جايي است که الکترونها شتاب اوليه شان را شروع مي کنند. الکترونها از مولکولهاي موجود در يک صفحه آلومين باريم يا مواد تابش کننده الکترون مثل تريوم به خارج پرتاب مي شوند اين همان کاتد تفنگ الکتروني است. کاتد سطحي است که بار الکتروني منفي دارد. در تفنگ الکتروني Linac اين بار بوسيله گرم کردن کاتد ايجاد مي شود. آلومين باريم ماده اي است که در اثر گرما الکترون تابش مي کند بدين معني که وقتي گرم مي شود الکترونها از اتمهاي آن جدا مي شوند.
دريچه يا gate مثل يک کليد است و شامل يک صفحه غربال مسي يا گريد و يک آند ( قطب مثبت ) است. آند سطحي است با بار الکتريکي مثبت. هر 500 ميليونيم ثانيه به دريچه يک بار مثبت قوي داده مي شود که باعث مي شودبخشي از الکترونها از کاتد به سمت گيت فرار کنند. همينکه اين الکترونها به دريچه رسيدند، با يک نيروي قوي بوسيله آند اصلي جذب مي شوند و از ميان دريچه عبور مي کنند.
چون دريچه با سرعتي حدود 500 ميليون بار در ثانيه ( M Hz 500 ) ضربان مي کند، الکترونها در يک دسته باز وگشاد به آند مي رسند با فاصله يک ميليونيم در ثانيه. آند يک شکل شتابدهنده (doughnut ) براي ايجاد يک ميدان الکترومغناطيسي دارد که الکترونها را از ميان سوراخها به سمت قسمت بعدي شتابدهنده که buncher نام دارد هدايت مي کند.
B. همنواگر يا buncher
هدف buncher شتاب دادن به الکترونهاي پرتاب شده از تفنگ الکتروني و متراکم کردن آنها بصورت دسته و مجموعه متراکم است براي اين هدف buncher تشعشعات microwave قوي را از klystron دريافت ميکند. Microwaves الکترونها را درست بصورتي که امواج اقيانوس يک تخته موج سواري را شتاب مي دهند، به حرکت سريع وادار مي کنند.
الکترونها با توجه به فاصله اي که از قله موج دارند انرژي مختلف دريافت مي کنند هر چه به قله نزديکتر باشند انرژي و شتاب بيشتري مي گيرند موج دست راست کوه يکساني از الکترونها را در ثانيه دوم نشان مي دهد. در جلوي موج دو الکترون سريعتر تقريباً با الکترون آهسته و کند گرفتار شده اند. گويا آنها از شتابدهنده عبور نمي کنند زيرا آنها در پايين موج قرار دارند وبنابراين شتاب کمي دريافت مي کنند.
تنها، الکترونهاي بالاتر در سمت عقب موج شتاب کافي را براي جفت شدن با سرعت موج مي گيرند و در وضعيت يکساني همانند وقتي که در موج دست چپ بود قرار دارد. اين نماينده آخرين الکترون دردسته است الکترون پايين تر در عقب موج انرژي بسيار کمي را براي اينکه در دسته بماند دريافت کرده است و در نهايت جفتهاي پايين در موج دست راست را تشکيل ميدهد عاقبت الامر آن به دسته الکتروني که موج بعدي را تشکيل مي دهد سقوط مي کند.
LINAC. C
خود Linac تنها يک بسط دهنده همنواگر جعبه اي ورودي است. اين قسمت موجهاي قوي RF را براي ادامه کار شتابدهي و متراکم کردن الکترونها دريافت مي کند. الکترونها از همنواگر جعبه اي ورودي با سرعتي حدود C 6 0 يعني 60% سرعت نور نزديک مي شوند.
- چگونه يک تفنگ الکتروني کار مي کند؟
درست در پشت آند صفحه سوراخ دار ديگري وجود دارد. اين سوراخ ها بعنوان تنظيم کننده وجود دارند. اين صفحه دوم معمولاً Suppressor ناميده مي شود. آنچه باعث اين کار مي شود اين است که suppressor با يک ولتاژ مخالف با قطبيت آند مي چرخد. بنابراين الکترونهايي که از آند خارج مي شوند شتاب مي گيرند و آنهايي که از ميان سوراخ آند عبور مي کنند بخوبي مي توانند از سوراخ suppressor هم عبور کنند. اين suppressor ( که مي تواند صفحه اي سوراخ دار ويا يک صفحه مشبک باشد ) از الکترونهايي که از آند عبور کرده و دسته الکترون ناصاف را تشکيل داده اند محافظت کرده و ما الکترونهاي ناهماهنگي را خواهيم داشت. بطور معمول ما الکترونهاي خالص و کوليميت شده مي خواهيم بنابراين مثل قبل يک صفحه suppressor پشت آند قرار مي دهيم ، همه الکترونها به سوراخ اين صفحه دوم برخورد نمي کنند اما آنهايي که برخورد مي کنند بخوبي کوليميت مي شوند. بطور ايده ال مي توان اين کار را هر چند بار که دوست داريد انجام دهيد و نتيجه نهايي بدست آوردن سرعت بالاست. تنها محدوديت اين تکنيک ابعاد فيزيکي و ولتاژ جداگانه بين صفحه هاي مختلف است.
يکي از مزيتهاي اين تکنيک که بعضي مواقع مفيد است وقتي مي باشد که شما تعداد زيادي الکترون يا يون مي خواهيد بدون اينکه نگران تشکيل دسته اشعه همگن باشيد. يک مثال خوب تيوب خلاء است اگر تنها يک آند و يک شبکه داشته باشيد تعداد کمي الکترون يا يون به سيمهاي اين grid برخورد مي کنند اما وقتي يک suppressor grid استفاده مي کنيد و آند را در ارتباط وسيعي با اين شبکه قرار مي دهيد تعداد زيادي الکترون خواهيد داشت به همين خاطر مراکز راديويي قوي براي بدست آوردن توان زياد در حدود چندين کيلووات به ازاي هر تيوب از اين روش استفاده مي کنند.
I- منابع الکترون
براي بدست آوردن ويژگيهاي خوب بطور معمول الکترونها بايد از يک سطح مشخص با يک روش کنترل شده ساطع شوند. طرح واقعي يک تفنگ الکتروني تابع استفاده اشعه خواسته شده و بطور معمول مطيع شبيه سازي کامپيوتري است. تنها پايه اصلي انتشار الکترون را در اينجا بيان مي کنيم.
1- انتشار الکترون از مواد داغ:
انتشار الکترون از مواد داغ يعني فرار الکترونها از سطوح گرم. الکترونها بطور مؤثر از مواد تبخير مي شوند. براي رهايي از ماده، الکترونها بايد يک سرعت مناسب در زواياي صحيح نسبت به سطح داشته باشند و انرژي جنبشي حداقل بايد برابر کار انجام شده در عبور از سطح باشد. اين انرژي حداقل به عنوان work function شناخته مي شود. اگر سطح هايي به شکل کاتد بوده و گرماي داده شده T (0K ) باشد ماکزيمم دانسيته جريان خارج شده بوسيله Richardson Dutchman از معادله زير بدست مي آيد:
J = A. T. e
که کار انجام شده برحسب eVاست و ثابتي نظري A cm 120. در حقيقت اين مقدار براي مواد واقعي صدق نمي کند و مي تواند پارامترهاي مهمي را براي صدور گرما بصورتي که کار انجام شده براي داشتن يک کاتد در دماي قابل قبول در حد پايين ترين مقدار ممکن باشد را نشان دهد.
ترکيبات اکسيدي کاتد بطور معمول در لامپهاي با تابش کم بکار مي روند. CS O W همچنين از نظر گرمايي بد نيست و معمولاً در تيوبهاي نوري وجود دارند در حاليکه در ساختمان تيوبهاي الکتروني پر قدرت کاتدهاي فلزي سنگين استفاده شده اند.
جدول 3 – خصوصيات مهم بعضي مواد ساطع کننده گرما
نوع ماده A Temp(k) J ( A cm)
تنگستن 60 54 4 2500 3 0
3 63 2 1900 16 1
اکسيد مختلط 01 0 1 1200 1
سزيم 162 81 1
تانتاليوم 60 38 3 2500 38 2
CS O W 003 0 72 0 1000 35 0
در ساختار دايود،الکترونهاي ترک کننده سطح کاتد کمتر از ميدان الکتريکي در سطح است وقتي يک شرايط ثابت بوجود مي آيد که ميدان صفر باشد بگونه اي که کاهش هر چه بيشتر الکترونهاي بيشتري را بدست کاتد دفع مي کند. اين حالت به عنوان space – charge – limited emissionيا فضاي محدود کننده صدور الکترونها شناخته مي شود و با فرمول زير محاسبه مي شود:
J = P . V
که P ثابتي است که تابعي از طرح و هندسه دستگاه است و تحت عنوان Perveance شناخته مي شود. به هر حال اگر ولتاژ بقدر کفايت زياد شود حد ريچارد سون براي جريان بدست مي آيد در صورتيکه صدور الکترون محدود به درجه حرارت مي شود. ساطع کننده هاي الکترون از اجسام داغ در تيوبهاي الکتروني و تفنگهاي الکتروني خاص استفاده مي شوند، به عنوان مثال در کلايسترون ، جوشکاري، توليد موادصنعتي و در شتاب براي توليد Lepton استفاده مي شود.
2- ميدانهاي بالاي تشعشع
کاربرد يک ولتاژ بالا بين يک نقطه کوچک کاتد و يک سطح مخالف روي بدنه، بوسيله يک اثر کانالي در يک الکترون انرژي در حد کفايت مي دهد بنابراين الکترون از سطح فرار مي کند. اين پديده تحت عنوان ميدان قوي يا ميدان تابش Fowler Nordheim شناخته مي شود. اين موضوع نبايد فراموش شود که ميدان الکتريکي اطراف يک نقطه بمقدار زيادي افزايش پيدا مي کند در ارتباط با ميدان الکتريکي متوسط ظاهري بين الکترودها. دانسيته جريان ( A m) خارج شده از يک نقطه بوسيله فرمول زير بدست مي آيد:
J = (1 54. 10. E2 Q). e
که E ميدان الکتريکي است و Q کار انجام شده و K يک ثابت تقريباً برابر 1 مي باشد. با ميدانهاي در حد v m 10 دانسيته جريان مي تواند A m 10 باشد اما جريان واقعي کاملاً به سطح کوچکي از محدود مي شود. بيشترين جريان قابل قبول مي تواند بوسيله زياد کردن محوطه کوچکي از تابش کننده محدود شود. عدم مزيت بزرگ اين نوع ازمنابع اين است که جريان بيش از حد مي تواند نقاط وابسته را بوسيله فرسايش يا گرماي زياد تخريب کند.
3- صدور نوري
فوتونهاي روشن کننده يک سطح فلزي ممکن است الکترون هم آزادکنند اگر فوتون يک انرژي حداقل برابر با کار انجام شده داشته باشد، الکترونها خارج خواهند شد.
l < h. c e .Q
که l طول موج نور احتمالي است، C سرعت نور و h ثابت پلانک مي باشد. براي طول موج کوتاهتر الکترونها با سرعت اوليه رها مي شوند.
mV = h. ν 2 1
اما بطور معمول اين سرعتها کم هستند. براي داشتن انتشار قابل قبول با طول موج نرمال يک ماده با اثر فانکشنال کم مورد نياز است، براي اين هدف ماده CSOW بزودي در تيوبهاي نوري بکار رفت. دسته الکتروني شديد احتياج به منبع نوري قوي دارد و اشعه ليزر براي داشتن سلسله پالس الکتروني کوتاه و باشدت زياد استفاده شده است و براي توليد انرژي ميکروموج در Linear colliders استفاده مي شود.
II- سيستم خلاء
همه سيستمهاي شتاب دهنده ذرات را با بيشترين سرعت شتاب مي دهند. براي اينکه انرژي در حد امکان به بيم اشعه منتقل شود، مهم است که هيچ ذره اي وجود نداشته باشدکه با بيم برخورد کند اين موضوع اشعه هاي پراکنده توليد مي کند که به اطراف پراکنده مي شوند يکي از مشکلات ديگري که ممکن است در يک شتاب دهنده با تشعشع متغيير بوجود آيد محدود شدن ماکزيمم شيب ميدان الکتريکي در فضاي RF است.
ميدان الکتريکي قوي منجر به يونيزاسيون هوا مي شود ايجاد يک راه به زمين ( زمين کردن ) ميدان الکتريکي را کاهش مي دهد. براي غلبه بر اين مشکل ، داشتن يک ناحيه خالي در هر ناحيه اي که سيم اشعه عبور خواهد کرد لازم است .اين نواحي در اطراف مسير سيم اشعه يا خود بدنه آهنربايي وجود دارد بطور ايده خلاء بايد در بهترين وضعيت ممکن وجود داشته باشد، اما هماهنگي بين هزينه سيستم و مدت زماني که بيم اشعه در شتاب دهنده باقي مي ماند بايد وجود داشته باشد.
A. Background information
وقتي در مورد فشار هوا در يک ظرف حرف مي زنيم در واقع به فشاري که مولکولهاي هوا به ديواره ظرف وارد مي کند اشاره کرده ايم و فرمول گاز کامل استفاده مي شود:
PV = nRT
P = nRT V
ديده مي شود که فشار P درظرف بوسيله افزايش حجم (V) کاهش داده مي شود و باکاهش دماي T گاز يا کاهش تعداد ذرات n در ظرف، فشار هم کم مي شود.
B. فشار
براي اندازه گيري فشار در حجم ثابت از ابزارهاي گوناگوني استفاده شده است. معمولي ترين واحد فشار mm Hg است که فشار هوا در سطح دريا mm Hg 760 است. در کار خلاء يکي ديگر از واحدهايي که استفاده مي شود Torr است. Torr760 برابر يک اتمسفر ( mmHg 760 ) است. يک خلاء خوب دراينجا در Fermi lab در حدود Torr 10-10 اندازه گيري مي شود.
1 اتمسفر برابر mm Hg 760
1 اتمسفر برابر pas 7 14
Torr 1 برابر mmHg 1
1 ميکرون برابر Torr 10
اساس تشکيل دهنده هر خلاء beam pipe است که بطور معمول از استيل بدون آلودگي، آلومينيوم يا مس با جوشکاري port است که محفظه خلاء خوبي ايجاد مي کند تخليه يک ظرف خلاء، به عنوان مثال beam pipe در مراحلي انجام شده است، با يک پمپ مولکولهاي هوا را خارج مي کنند تا فشار کاهش داده شود تا نوع ديگر تلمبه زني مؤثر باشد. در آن لحظه سيستم از جريان پمپ خارج مي شود و مرحله بعد تلمبه زني شروع مي شود تا فشار براي مرحله بعد کاهش داده شود.
C. اجزاء
1- Roughing pump
در مرحله نخست مکش، يک پمپ روغني سخت استفاده شده است. اين نوع از مکش در يک اتاق با فشار Torr 10 اثر بخش است. پمپ شامل يک چرخ با پره هايي در اطراف که روغن کاري شده اند مي باشد. همينطورکه چرخ مي چرخد پره ها مولکولهاي هوا را از ظرف خلاء بين چرخ و ديواره پمپ به دام مي اندازد و آنها ر ابه روزنه خروجي پمپ انتقال مي دهد و بوسيله يک دريچه هوا را خارج مي کند.
2- Turbo pumps
درطراحي پمپها معمولاً از پمپهاي گازي که مي توانند از Torr 10 تا Torr 100 کارکنند کمک مي گيرند آنها به عنوان يک گرم کننده هواي کاربراتور Turbo charger براي پمپهاي طراحي شده کار مي کنند پمپهاي گازي شامل لايه هاي مختلف يا صفحات با پره هاي گردان با سرعت بالا ( rpm 10000 – 50000 ) مي باشند. پمپ بر اساس اصل اندازه حرکت کار مي کند همينطور که پره ها فشار داده و به مولکولهاي هوا ضربه مي زنند، آنها به سمت مدخل turbo pump و مدخل Roughing pump حرکت مي کنند از وقتي که تعداد مولکولها در خروجي پمپ افزايش يافتند فشار در پمپ به حالت مناسب مي رسد.
3- Diffusion pumps
سيستم ديگر مکش پمپهايي است که از انتشار روغن استفاده مي کند. در حال حاضر تنها Main Ring ازاين نوع پمپ استفاده مي کند.آنها مي توانند درنواحي با فشار Torr 10 تا 100 کار کنند.
اصل عملکرد آن مثل turbo pump است براساس انتقال اندازه حرکت دريک oil diffusion pump، روغن گرم مي شود تا به نقطه جوش خود برسد و در امتداد يک لوله به تعدادي ساختارهاي کاسه مانند فشار آورد که بخار روغن را بسمت عقب و پايين درجهت دريچه خروجي پمپ انتشار روغن هدايت مي کنند. وقتي بخار روغن بسمت پايين فشار آورد، ممکن است به مولکولهاي هوا ضربه زده و آنها هم به سمت مدخل پمپ هدايت شوند و سپس از پمپ خارج شوند.
پمپ يوني شامل دو صفحه تيتانيوم با يک ساختار پيل تيتانيوم در وسط، بوسيله برق پوشش دار از دو صفحه مي باشد ساختار پيل مانند در يک پتانسيل kV 5 قرار دارد. يک ميدان مغناطيسي بطور عمودي درصفحات تيتانيوم نصب شده است. وقتي مولکولهاي هوا در پمپ يوني حرکت مي کنند بوسيله پتانسيل بالا يونيزه مي شوند و الکترونها به سمت ساختار پيل مانند هدايت مي شوند. در حاليکه يونها به سمت صفحات تيتانيوم حرکت مي کنند. هر دو الکترونها و يونها در اثر ميدان مغناطيسي دريک مسير مدور حرکت مي کنند. اين حرکت چرخشي براي افزايش طول مسير يونها يا الکترونها استفاده مي شود. که احتمال اينکه اين يونها يا الکترونها به مولکولهاي ديگر هوا ضربه زنند و آنها را يونيزه کنند بيشتر مي کند. به محض اينکه الکترونها به ساختار پيل برخورد کردند ممکن است يون تيتانيوم آزاد کند که به سمت صفحات تيتانيوم شتاب مي گيرد و به محض اينکه مولکولهاي هواي يونيزه شده به صفحات تيتانيوم برخورد کردند، ممکن است با سطح تيتانيوم واکنش دهند و با تيتانيوم باند شوند يا در سطح تيتانيوم به دام بيافتند و بوسيله بعضي يونهاي تيتانيوم يونيزه شده از ساختار پيل پوشيده شوند. در هر دو حالت مولکولهاي هوا سهمي در فشار داخل ظرف خلاء نخواهد داشت. البته اين به آن معني است که پمپ يوني بعد از اينکه سطحش کاملاً با اکسيدها و ساير مواد آغشته شد عمر محدودي دارد اين عمر محدود حدود 50000 ساعت است پمپ يوني در فشار Torr 10-10 کار مي کنند.
4- پمپ تصعيد
پمپ تصعيد تيتانيوم يا پمپ getter ( گاز زدا ) به همان روش پمپ نوري کار مي کند. پمپ تصعيدشامل ميله هاي تيتانيوم در تماس با يک ذخيره خارجي است. تصور مي شود که مقداري از تيتانيوم تبخير مي شود و درسطح اطراف ذخيره شده و به سهولت مي تواند با مولکولهاي هوايي که با آن برخورد مي کنند واکنش دهد. دوباره، مولکولهاي هوا از طريق شيميايي در ديواره ظرف به دام مي افتند و در فشار داخلي بي اثر مي شوند.
5- Cryo- pumping
اين نوع از پمپ بيشتر مفهوم سيستم خاصي است. هر کجا يک ماده خيلي سرد در تماس با ظرف خلاء قرار بگيرد در آنجا Cryo – pumping خواهيم داشت با توجه به اين حقيقت که مولکولهاي هوا در سطح سرد منقبض مي شوند. در طول سطح سرد، مولکولهاي هوا به حالت مايع باقي مي مانند، بنابراين اثر کاهشي درفشار ظرف دارند. اين روش پمپ در Teratron که هليم مايع در مجاورت beam pipe قرار دارد استفاده مي شود. درجه حرارت ديواره ها در حدود 4 کلوين است. دراين دما، همه گازها در دو حالت مايع و جامد مي باشند. شيوه ديگري که براي اپراتور خيلي رايج است مواجه شدن با تله هاي سرد است. اين وسيله در مدخل يک پمپ oil – based مثل يک roughing pump يا يک پمپ diffusion قرار گرفته است. تله هاي سرد يک محفظه عايق حرارتي با دو جداره يا thermos در تماس با فضاي خالي مي باشد. اين فضا با نيتروژن مايع ( 77 کلوين ) پر شده است و هر مولکول روغني که ممکن است در مدخل roughing pump يا diffusion جريان داشته باشد را منقبض و ذخيره مي کند.
6- Gauges سنجيدن نمونه – کاليبر
براي اندازه گرفتن فشار در يک طرف خالي اصولاً سه نوع معيار وجود دارد. معيار ترموکوپل معيار کاتد سرد و معيار يوني.
معيار ترموکوپل درحالت کلي مثل همرفت گرمايي کار مي کند. يک مفتول داغ در مسير يک محفظه خالي قرار مي گيرد. يک ترموکوپل در تماس گرمايي با مفتول داغ قرار دارد. همينطور که فشار اطراف سيم داغ کاهش پيدا مي کند ترموکوپل مفتول گرمتري را نشان خواهد داد زيرا هيچ اتلاف گرمايي به ازاي انتقال مقداري از حرارت توسط مولکولهاي هواي اطراف از مفتول وجود ندارد. اينها در فشار جوي حدود Torr 10 قابل استفاده مي باشند.
معيار کاتد سرد مدل کوچکتر شده پمپ يوني است. سلول مرکزي با يک حلقه با پتانسيل زياد جايگزين شده است. مقدار جرياني که بين حلقه مرکزي و ديواره اشل اندازه گير به ازاي يونهاي گاز جريان دارد مقياسي از خلاء مي باشد. اين اشل اندازه گيري در حد فاصل Torr 10 تا 100 عمل مي کند.
اندازه گير يوني براساس يونيزاسيون کار مي کند يک فيلامان گرم الکترون ها را آزاد مي کند. اين الکترونها بسمت جمع کننده يا کلکتور شتاب مي گيرند. همينکه آنها اين مسير کوتاه را رد کردند، مقداري از مولکولهاي گاز اطراف اشل اندازه گيري را يونيزه مي کنند. اين يونها به وسيله سيستم جمع مي شوند. مقدار يونيزاسيون بستگي به فشار دارد. که اشل اندازه گيري يوني در فشار Torr 10-10 کار مي کند.
D . ملاحظات لازم براي ساختن يک سيستم
گازها تمايلي براي اتصال به سطح فلز دارند، و وقتي سطح، زير کمترين فشاراست به آرامي کنده مي شوند. سطح بعضي فلزات متخلخل است و اجازه مي دهد فلزات ازيک ديواره ظرف به ديواره هاي ديگر برسند، يا گودالها را پر کنند، اگر حفره هاي کوچک که گازها را به دام مي اندازند و بعد به محض اينکه سطح، زير کمترين فشار است دوباره به فضاي خلاء بر مي گردند. فرايند رها شدن گازها از سطح فلزي زير فشار کم تحت عنوان out gassing شناخته مي شود. در بعضي موارد out gassing مطلوب است. دربعضي موارد، out gassing بوسيله تله هاي گازي ايجاد نمي شود، اما بوسيله بعضي چيزها روي سطح که داخل فضاي خلاء تبخير مي شوند ايجاد مي شود. اين چيزها پوشش از لاستيک يا hydrocarbon based هستند که با سيستم خلاء تماس دارند.
Out gassing بعضي مواقع عمداً در سيستمهاي خلاء براي جابجايي اين تله هاي گازي، يا جوشاندن روغن روي سطح داخلي ظرف خلاء که اجازه مي دهند آنها کاملاً از ظرف خارج شوند القاء مي شود. اين کار بعضي مواقع در منبع Antiproton و Teratron انجام شده است. با افزايش دماي ظرف خلاء با روکش گرما، هر گاز بدام افتاده در سطح داخلي ظرف خلاء بوسيله ترکيب roughing and turbo pump تخليه مي شوند. به محض اينکه سيستم بقدر کفايت تخليه شد، لايه حرارتي خاموش مي شود و دريچه هاي خلاء در تماس با سيستم پمپ بسته مي شوند. و پمپ يوني و پمپ تصعيد شروع به کار مي کنند.
III- انرژي شتاب دهنده
در هر مبحث مربوط به شتاب دهنده ها يک مبحث مهم انرژي شتاب دهنده يا خصوصاً انرژي بيم اشعه است. دراين بخش مفهوم انرژي بيم که با اندازه حرکت و سرعت در ارتباط است را بحث مي کنيم.
- استفاده از فرضيه نسبيت براي تعيين سرعت:
چون انرژي جنبشي ذرات در رديف مشابه يا بالاتر از انرژي پايه rest يک پروتون قرار دارد، روشهاي محاسبه سرعت بايد با محاسبه عوامل نسبيتي همراه باشند. بطور معمول سرعت يک ذره در حال حرکت را نسبت به سرعت نور بيان مي کنند.
دستگاه کبالت 60 (60Co machine ):
اين سيستم از منبع راديواکتيو 60Co استفاده مى کند. نيم عمر 60Co ، 5.3 سال است و تابش کننده بتا مى باشد. 60Co با يک تابش بتا به نيکل 60 متا استيبل (meta stable ) تبديل مى شود. پس نيکل با دو تابش گاما با انرژيهاي 1.33Mev و 1.17Mev به حالت پايدار مى رسد.ماشين 60Co داراي محفظه اي استوانه اي است که درآن صفحات به شکل قرص با قطر2cmو ضخامت2cm قرارگرفته اند. 60Co را با تابش نوترون در راکتور به 59Co تبديل مى کنند. قرصها در محفظه استوانه اي با ارتفاع 20cm و قطر 2cm از جنس آهن قرار مى گيرند. براي کنترل تابش چشمه آن را در محفظه بزرگ سربي قرار مى دهند و تنها يک خروجي در آن تعبيه مى کنند. با قرار دادن چشمه در مقابل محفظه تابش صورت مى گيرد.

آشنايي واژه ساخت خطي براي هر گونه ساختمان خطي ، که بطور مداوم در سنگها ديده شود، بکار مي‌رود. مثلا ، در يک امتداد قرار گرفتن قلوه‌سنگهاي طويل ، و يا م ...

در قطبش خطي ميدان الکتريکي (يا ميدان مغناطيسي) موج ، در امتداد يک خط راست نوسان مي‌کند، لذا بايد اختلاف فاز بين مولفه‌هاي ارتعاش ميدان 0 يا 180 درجه ب ...

يك موتور خطي در واقع يك موتور الكتريكي است كه استاتورش غير استوانه شده است تا به جاي اينكه يك گشتاور چرخشي توليد كند، يك نيروي خطي در راستاي طول استات ...

دستيابي به انرژي بالا يكي از آرزوهاي فيزيكدانان ، شيميدانان ، دانشمندان طب و ... و حتي با وجود امكان دست رسي به انرژي بالا هنوز هم تلاشها براي فراهم آ ...

Cernيک لابراتورار اروپايي براي ذرات فيزيک است. در اين لابراتوار بزرگترين وعميق ترين آزمايشات و تحقيقات از سال ۱۹۵۴ برروي ذرات فيزيکي انجام مي گرفته اس ...

شايد اين نظريه دهها سال پيش مي بايست مطرح مي شد که نيروي گرانشي وجود ندارد و اين تماما برآيند دافعه ي بين خلا و ماده است که گرانش مي ناميم. اما با گذش ...

برخورد دهنده هادروني بزرگ ( LHC ) بزرگ ترين و پر انرژي ترين شتاب دهنده پيچيده ذرات در جهان است که اين شتاب دهنده بر آن است که پرتوهاي خلاف جهت هم پروت ...

نيلز بور (۱۹۶۲-۱۸۸۵)، از بنيانگذاران فيزيك كوانتوم، در مورد چيزي كه بنيان گذارده است، جمله اي دارد به اين مضمون كه اگر كسي بگويد فيزيك كوانتوم را فهمي ...

دانلود نسخه PDF - شتاب دهنده ي خطي