تبلیغات
فیزیک 87 دانشگاه دامغان - فیزیك شتابدهنده
 
فیزیک 87 دانشگاه دامغان
پنجشنبه 28 آبان 1388

به مناسبت حضور دو نفر از سازمان انرژی اتمی در دانشگاه و کنفرانس علمی در مورد شتاب دهندهای ایران

دستیابی به انرژی بالا یكی از آرزوهای فیزیكدانان ، شیمیدانان ، دانشمندان طب و ... و حتی با وجود امكان دست رسی به انرژی بالا هنوز هم تلاشها برای فراهم آوردن انرژیها بالاتر ادامه دارد زیرا انرژی بالا در شناخت و بررسی جهان ریز (مثل سیستمهای اتمی) و جهان بزرگ (مثل كهكشانها) و در كشف پدیده‌های موجود در این جهانها با ایجاد تسهیلات فراوان موثر واقع می شود. آیا در تشخیص فرد خاصی در انبوه جمعیت ، مثلا دانش آموزان یك دبستان ، از راه دور به زحمت افتاده اید؟

برای این تشخیص یا به داخل جمعیت می رود یا در محل ایستادن خودتان از یك دوربین كمك می گیرد. انرژی بالا نیز با وضع مشابهی به فیزیكدان یا شیمیدان در كشف پدیده‌های جدید كمك می دهد. شتابدهنده‌ها دستگاههایی هستند كه ...

منبع : دانشنامه رشد

برای این تشخیص یا به داخل جمعیت می رود یا در محل ایستادن خودتان از یك دوربین كمك می گیرد. انرژی بالا نیز با وضع مشابهی به فیزیكدان یا شیمیدان در كشف پدیده‌های جدید كمك می دهد. شتابدهنده‌ها دستگاههایی هستند كه از طریق شتاب دادن ذرات در میدانهای الكتریكی یا مغناطیسی به منظور دادن انرژی بالا به آنها بكار می روند. این ماشینها در كشف ذرات ریز اتمی فیزیكدانان و در تجزیه ساختار تركیبات شیمیدانان را یاری رسانده و دانشمندان طب را برای مبارزه با بیماریها مسلح می كند.

مكانیزمهای شتاب دادن ذرات

سازنده‌های شتابدهنده به طرق گوناگونی موفق به شتاب دادن ذرات باردار شده اند. برخی از آنان از طریق اعمال ولتاژ مستقیم بین دو ترمینال برای شتاب ذرات باردار به سمت هدف استفاده كرده اند و برخی دیگر از طریق حمل بار با ابزار مكانیكی مثل تسمه و قرقره به محفظه‌ای كه شامل منبع یونهای با بار هم‌نوع بار حمل شده به این محفظه است، به شتاب ذرات باردار پرداخته اند. بعضی توانسته اند از طریق شتاب دادن كوچك متوالی ذرات باردار به انرژی بالا دست یابند.

وجود نواقصی در روشهای مذكور سازنده‌ها را به استفاده از روشهای پیشرفته برای شتاب ذرات واداشته است «شتابدهنده پیشرفته). یكی از این روشها شتاب دادن ذرات باردار روی مسیر مارپیچی دایروی به كمك میدانهای مغناطیسی بوده كه خود این روش نیز در طی تكامل خود روش بهتری را سبب شده است مثلا در مسیر مارپیچ دایروی برای رسیدن به ذرات با انرژی خیلی بالا لازم است كه طول این مسیر را طولانی كنند ولی استفاده از تغییر اندازه میدان مغناطیسی و تغییر فركانس توانسته‌اند به جای مسیر مارپیچ دایروی ، ذرات باردار روی دایره‌های هم مركز شتاب بزرگی بدهند. علاوه براین‌ها با استفاده از مغناطیس‌های فوق هادی به جای مغناطیس‌های معمولی قدم دیگری برداشته و در صدد ساختن شتاب دهنده‌های عظیم و كامل نهاده اند.

اجزای شتابدهنده‌ها

شتاب دهنده‌ها از چهار جز درست شده اند. جز اول چشمه ذرات است كه ذرات باردار الكتریكی تولید می كند، چرا كه بسیاری از دستگاههای شتابدهنده از میدانهای الكتریكی و مغناطیسی برای شتاب دادن استفاده می كنند. چشمه‌ها ممكن است یون‌های منفی ، الكترونها ، یا یون‌های مشابه تولید كنند. از بین یونهای مثبت مخصوصا پروتون‌ها و ذرات آلفا متداول می باشد. یونها پس از تولید شدن باید به داخل سیستم تزریق شوند. گاهی این كار فرآیند ساده ای است كه در آن یون‌ها بوسیله الكترواستاتیك‌های ساده به داخل لوله شتابدهنده جذب می شوند. در حالتهای دیگر تزریق كننده خود یك شتابدهنده‌ای است كه شتاب دهنده بزرگتری را تغذیه می كند. طریق شتاب دادن از دستگاهی به دستگاه دیگر متفاوت است. ولی همه آنها بر اساس میدان‌های الكترومغناطیسی برای بوجود آوردن شتاب استوار هستند. در نهایت ذرات پایدار از ماشین شتابدهنده خارج شده و به سوی هدف هدایت شوند.

انواع شتابدهنده‌ها

شتاب دهنده‌ها از نظر اندازه و طرح بسیار متنوع هستند، از یك مولد نوترون كاك كرافت والتن گرفته كه بوسیله یك فرد قابل حمل است تا شتابدهنده SSL كه محیط دایره آن در حدود 54 مایل می باشد.

شتابدهنده‌های كاك كرافت والتن

این شتاب دهنده از ولتاژ مستقیم اعمال شده بین دو ترمینال برای شتاب دادن ذرات به سمت یك هدف استفاده می كند. این نوع شتابدهنده‌ها اكثرا بعنوان تزریق كننده برای سیستم‌های بزرگتر شتابدهنده بكار می‌روند.

شتابدهنده وان دوگراف

در این نوع شتاب دهنده تسمه ای از جنس یك ماده غیر هادی بر روی دو قرقره قرار داده شده و قرقره ها بطور پیوسته چرخانده می شوند. در كی انتها ، یك منبع ولتاژ ، بار مثبت را به روی تسمه می پاشد. ذرات باردار مثبت ، بوسیله تسمه به قرقره كه در داخل یك گنبد فلزی میان تهی قرار دارد، حمل می شوند. بارهای مثبت بوسیله نشانه ای متصل به گنبد از تسمه جدا شده و بر روی سطح كره توزیع می گردند.

در داخل كره میان تهی با بار مثبت یك منبع یونی وجود دارد كه می تواند یونهای مثبت تولید كند. بارهای مثبت همدیگر را دفع می كنند. یونهای مثبت دفع شده در یك لوله شتابدهنده تا پتانسیل زمینه به سمت پاین شتاب داده شود. هدف در انتهای این لوله باریكه قرار دارد. شتاب دهنده‌های وان دوگراف در كاربردهای تجزیه ای جهت تجزیه بطریق فعال‌ سازی با ذره باردار ، نشر اشعه ایكس حاصله از ذره ، تجزیه بطریق فعالسازی با نوترون سریع و اسپكترومتری پراكندگی برگشتی رادرفورد بكار می روند.

شتابدهنده‌های خطی

اولین شتاب دهنده از این نوع شتابدهنده لیناك بوده كه هدف اصلی آن دادن شتاب‌های كوچك زیاد به ذرات ، به جای یك شتاب بزرگ است. در این شتابدهنده ذرات از میان یك سری از لوله‌های میان تهی كه بر روی یك خط مستقیم ترتیب یافته اند شتاب داده می شوند. یونهای حاصله از چشمه در اولین لوله كه دارای بار مخالف است، جذب می شوند. با رسیدن ذره به انتهای لوله با تغییر علامت ولتاژ لوله ، ذره از این لوله دفع شده و در لوله بعدی جذب می گردد. تازمانی كه ذرات انرژی دارند این عمل ادامه پیدا می كند. با عبور ذره از میان هر لوله افزایش می یابد. این نوع شتابدهنده در فرآیندهای تشعشعی صنعتی ، در تحقیقات فیزیك و برای درمان طبی تشعشعی استفاده می شود.

سیكلوترون‌ها

در این نوع شتابدهنده ذره به جای اینكه روی مسیر مستقیمی شتاب داده شود در یك مدار مارپیچی نیم دایره ای شتاب داده می شود. سیكلوترون دارای یك چشمه یونی است كه بین دو صفحه نیم دایره میان تهی قرار گرفته است. به این صفحه ها «دی» گفته می شود. ذرات بر اثر اعمال یك میدان مغناطیسی در مسیری دایروی حركت می كند و با عوض شدن علامت ولتاژ صفحه‌ها ذرات نسبت به مرحله قبلی در مسیری با شعاع بزرگتر قرار می گیرند و انرژی بیشتری پیدا می كنند.

سرانجام شعاع مسیر مارپیچی ذرات كه باید سیكلوترون آن را در حركت بعدی خود نگه دارد بسیار بزرگ شده و ذرات بصورت الكتریكی از داخل سیكلوترون به طرف هدف منحرف می شود. سیكلوترونهای ساده در حال حاضر بعنوان تزریق كننده برای سیستم‌های شتابدهنده بزرگتر بكار می روند. همچنین از این شتابدهنده‌ها در مقاصد پزشكی استفاده می‌شود.

سنیكروترون‌ها

در این نوع شتابدهنده‌ها از طریق تغییر میدان مغناطیسی و فركانس امكان حركت ذرات در مدارها با شعاع ثابت به جای مواد مارپیچی سیكلوترون فراهم می شود. در این شتابدهنده‌ها به جای «دی» ها تنها یك لوله بسته انحنادار وجود دارد كه حاوی ذرات است. مغناطیس‌های به شكل C در تناوبهای طول لوله جایگزین شده اند. ذرات بوسیله یك شتابدهنده كوچكتر به داخل حلقه تزریق شده و در داخل لوله بوسیله مغناطیس‌ها نگهداری می شوند. شتاب ذرات بوسیله حفره‌های شتاب دهنده انجام می گیرد. این شتابدهنده برای شتاب الكترون‌ها و یون‌های مثبت بكار می روند.






نوع مطلب : فیزیک هستهای-اتمی، 
برچسب ها : فیزیک 87 دانشگاه علوم پایه دامغان، Damghan University of Basic Sciences،
لینک های مرتبط :
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر





صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
 
 
بالای صفحه