Đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí
Dụng vu nguyên tử hạch vật lý nghiên cứu đích thiết bị
Đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí, thị nhất chủng sử lạp tử hồi toàn chu kỳ bảo trì bất biến, tựu khả dĩ bả lạp tử gia tốc đáo giác cao đích năng lượng đích hồi toàn gia tốc khí.
- Trung văn danh
- Đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí
- Ngoại văn danh
- isochronous cyclotron
- Đề xuất thời gian
- 1938 niên
- Nguyên lý
- Thác mã tư hồi toàn
- Dụng đồ
- Nguyên tử hạch vật lý nghiên cứu
1938 niên thác thiêm tuần bảo mã tư ( L.H.Thomas ) đề xuất đích dụng duyên phương vị giác điều biến đích từ tràng lai đề cung trục hướng tụ tiêu. Thác mã tư biện tặng môi khuyến tối sơ kiến nghị đích từ tràng cụ hữu tứ trọng đối xưng tính ( N=4), giá cá kiến nghị bị các trí liễu thập đa niên vị năng phó chư thật thi, bộ phân nguyên nhân thị do vu đương lậu xúc toản thời hữu quan chu kỳ tràng trung lạp tử động lực học đích lý luận hoàn bất thành thục, gia đam mộ thượng sản sinh thác mã tư tràng đích từ cực hình trạng quá vu phục tạp, nan vu gia công.
Kết quả y chiếu 1944 niên phát hiện đích tự động ổn tương nguyên lý kiến tạo đích khí tróc hậu đồng bộ hồi toàn gia tốc khí phản nhi tiên vu thác mã tư gia tốc khí vấn thế.
Đáo liễu 50 niên đại, cườngTụ tiêuNguyên lý đích phát hiện, kế toán cơ cập lạp tử quỹ đạo động lực học đích tiến triển sử nhân môn đối thác mã tư gia tốc khí đích thật thi hữu liễu tân đích nhận thức hòa động lực. Chính thị tại giá dạng đích cơ sở thượng, nhân môn thành công địa phát triển liễu dụng từ cực thượng đích các chủng bình diện phiến hình diệp phiến đề cung tụ tiêu lực đích phiến hình tụ tiêu hồi toàn gia tốc khí ( Sector focusingCyclotrons ), bao quát trực biên phiến hình ( Radial Sector ) hòa quyển biên đích loa toàn phiến hình ( Spiral Sector ) gia tốc khí đẳng thừa táo nha dĩ cập do nhược càn độc lập đích phiến hình cấu thành đích phân ly phiến ( Split Sector ) gia tốc khí. Tha môn đích từ cực hình trạng giản đan, dịch vu gia công nhi thả tụ tiêu tính năng dã bỉ thác mã tư gia tốc khí canh vi ưu dị.
Vu thị 60 niên đại trung long củng kỳ hiên khởi liễu nhất cá hưng kiến phiến hình tụ tiêu hồi toàn gia tốc khí đích thế giới tính đích cao triều. Phiến hình tụ tiêu gia tốc khí bất cận khai thác liễu trung năng khu đẳng tân lĩnh vực nhi thả tại đê năng khu hoàn toàn thủ đại liễu kinh điển hình đích hồi toàn gia tốc khí.
80 niên đại trung kỳ kiến tạo đích 7 triệu hủ thẩm đài đại hình đẳng thời tính gia tốc khí trung, hữu 5 đài thị siêu đạo đích, kỳ trung tối đại đích năng lượng thường sổ K=1200 ( mỹ quốc tượng thụ lĩnh quốc gia thật nghiệm thất ). Khán lai tại kim hậu đích phát triển trung siêu đạo hồi toàn gia tốc khí đích tiềm lực thị ngận đại đích.
Cận thập niên lai, siêu đạo đích đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí đích phát triển, việt lai việt lệnh nhân chúc mục. Hất kim dĩ kiến tạo đích siêu đạo hồi toàn gia tốc khí hữu gia nã đại xảo khắc hà ( Chalk River ) nguyên tử hạch nghiên cứu sở đích đẳng thời tính gia tốc khí, ý đại lợi mễ lan đại học đích hồi toàn gia tốc khí dĩ cập mỹ quốc mật chấp an châu lập đại học ( MSU ) đích song cấp siêu đạo hồi toàn gia tốc khí hệ thống đẳng.
Đáo hạn chế hồi toàn gia tốc khí năng lượng đề cao đích chủ yếu chướng ngại lai tự ly tử đích hoạt tương. Vi liễu đả phá giá cá chướng ngại nhân môn tằng khảo lự quá đa chủng tiêu trừ hoạt tương đích đồ kính, kỳ trung nhất chủng bỉ giác trực tiếp đích tố pháp thị thải dụng cụ hữu loan khúc biên giới đích cao tần điện cực. Tha năng súc đoản hòa điều chỉnh ly tử tại tương lân nhị thứ gia tốc chi gian đích lộ trình, để tiêu nhân tương đối luận hiệu ứng hoặc từ tràng hàng lạc dẫn khởi đích hoạt tương, nhân nhi hữu khả năng dụng lai đề cao ly tử đích năng lượng. Bất quá giá dạng đích bạn pháp hữu tương đương đại đích cục hạn tính. Nhân vi tùy trứ ly tử năng lượng đích tăng cao, điện cực biên giới đích khúc suất yếu bất đoạn tăng đại, kết quả điện khích trung điện tràng đích gia tốc thành phân, tức phương vị giác hướng đích điện tràng tấn tốc suy giảm, nhi bất năng dụng lai gia tốc ly tử đích kính hướng điện tràng khước việt lai việt đại. Tối hậu điện tràng toàn bộ chuyển vi kính hướng, ly tử đích gia tốc hoàn toàn chung chỉ. Khả kiến giá dạng đích phương pháp tịnh bất năng gia tốc ly tử chí canh cao năng lượng.[1]
Hất kim tại khắc phục hoạt tương thượng bỉ giác thành công đích đồ kính thị nhượng ly tử tại sở vị đẳng thời tính đích từ tràng trung gia tốc. Giá chủng từ tràng đích cường độ duyên bán kính phương hướng dữ ly tử đích năng lượng đồng bộ tăng trường, sử ly tử đích toàn chuyển chu kỳ tại gia tốc quá trình trung thủy chung bảo trì hằng định, bất tùy năng lượng nhi biến.
Đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí đích kết cấu hòa phổ thông hồi toàn gia tốc khí ngận tương tự. Chủ yếu khu biệt thị, vi liễu hình thành duyên phương vị giác điều biến đích đẳng thời tính từ tràng, tại từ cực biểu diện hữu đặc thù hình trạng đích điếm thiết hòa điếm bổ từ tràng dụng đích tuyến quyển. Hoàn hình điếm thiết cập hoàn hình tuyến quyển khả dĩ dụng lai điếm bổ bình quân từ tràng duyên bán kính đích phân bố tình huống; phiến hình từ thiết cập tuyến quyển khả dụng lai điếm bổ từ tràng duyên phương vị giác đích điều biến tình huống.
Hữu ta đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí đích từ thiết bất thị chỉnh cá đích, nhi thị phân thành nhược thiên đoạn, như tứ, lục hoặc bát đoạn, do từ tràng duyên quỹ đạo điều biến đích chu kỳ sổ mục quyết định. Các đoạn từ thiết chi gian, khả dĩ trang D hình điện cực hoặc dẫn xuất, chú nhập lạp tử.
Hữu ta gia tốc khí, đặc biệt thị gia tốc phụ ly tử, cực hóa ly tử cập trọng ly tử đích gia tốc khí, đa bả ly tử nguyên phóng tại gia tốc khí ngoại biên, ly tử nguyên nội hình thành ly tử, kinh quá thích đương đích ly tử quang học hệ thống nhập xạ đáo hồi toàn gia tốc khí lí diện. Nhập xạ đích phương pháp hữu lưỡng chủng: Nhất chủng phương pháp thị tại từ cực trung tâm duyên trục tuyến phương hướng xuyên nhất cá khổng, lạp tử duyên giá cá khổng chú nhập đáo chân không thất. Tại chân không thất trung tâm bình diện phụ cận, thiết hữu nhất đối thiên chuyển điện cực bản. Điện cực bản bình diện dữ gia tốc khí trung tâm bình diện thành 45° giáp giác
Lạp tử tiên xuyên quá sách võng trạng đích điện cực bản, giá khối sách võng điện cực thị tiếp địa đích. Lánh nhất khối điện cực bản tiếp tại cao áp điện nguyên thượng, kỳ cực tính dữ nhập xạ đích lạp tử đích điện hà tương đồng, tại tha dữ sách võng điện cực chi gian hình thành liễu thiên chuyển điện tràng. Lạp tử xuyên quá hủ võng, tiến nhập thiên chuyển điện tràng. Tại điện tràng đích tác dụng hạ, thiên chuyển 90° giác, duyên bình hành vu trung tâm bình diện đích phương hướng, tái xuyên xuất sách võng, tiến nhập D hình điện cực gia tốc.
Đẳng thời tính huýnh toàn gia tốc khí, thị lưu cường bỉ giác đại đích trung năng gia tốc khí, khả sản sinh 100 hoặc sổ bách vi an đích lạp tử lưu. Tại trung năng hạch vật lý nghiên cứu phương diện phát huy trọng yếu đích tác dụng.
Tha năng sản sinh ngận cường đích giới tử lưu, hựu bị xưng vi giới tử công hán. Trừ dụng lai tiến hành giới tử vật lý, nguyên tử hạch vật lý nghiên cứu ngoại, hoàn năng dụng lai tiến hành phóng xạ hóa học, phóng xạ sinh vật học, cố thể vật lý đẳng phương diện đích nghiên cứu. Hựu năng dụng lai tiến hành dụng quánh giới tử trị liệu nham chứng đích nghiên cứu. Lánh ngoại, cường chất tử lưu hòa du bá tác dụng năng sản sinh ngận cường đích khoái trung tử lưu, khả dụng lai tiến hành trung tử vật lý, nguyên tử năng phương diện nhu dụng đích tài liêu thí nghiệm đẳng nghiên cứu công tác.
Tam chủng đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí giới thiệu
1, tiểu xích thốn đẳng thời tínhHồi toàn gia tốc khí
Tiểu xích thốn đích khẩn mật kết cấu hình hồi toàn gia tốc khí tối sơ do mỹ quốc hồi toàn gia tốc khí công tư thôi xuất, dụng vu phóng xạ tính đồng vị tố sinh sản hoặc trung tử trị liệu đẳng, tha khả sản sinh 26 MeV đích chất tử, 15MeV đích đao hoặc 38MeV đích He-3 ly tử dĩ cập 30MeV đích α lạp tử, nội thúc lưu cường 90-300μA, ngoại thúc 40-100μA, ly tử đích năng tán độ 1%, phát xạ độ ( 50mm-mrad, gia tốc khí cao 2.13m, chiêm địa diện tích cận 3.3mX2.41m.
Cận niên lai bỉ lợi thời IBA công tư thôi xuất tân dĩnh đích “Toàn lưu 30" (Cyclone30) hình gia tốc khí, tha khả sản sinh 30MeV đích chất tử, thả năng lượng khả tại 15-30MeV phạm vi nội liên tục biến hóa, dẫn xuất đích ngoại thúc lưu cường khả đạt 350-500μA, thích dụng vu sinh sản11C,13N,15O,18F,67Ga,111In,123I hòa201TI đẳng hạch y học dụng đồng vị tố, tha đích nhất cá dữ chúng bất đồng đích đặc điểm thị khả đồng thời dẫn xuất nhị thúc thúc lưu, cung đồng thời sinh sản đích lưỡng chủng bất đồng đích phóng xạ tính đồng vị tố chi dụng. Ngoại thúc lưu đích phát xạ độ 5-10πmm-m rad, thúc lưu phẩm chất minh hiển địa ưu vu nhất bàn đích hồi toàn gia tốc khí.
Toàn lưu hình gia tốc khí thải dụng phụ ly tử gia tốc đích kỹ thuật, tại gia tốc chung liễu thời dụng thán bạc bác ly bá tương H- ly tử chuyển biến thành chất tử, dẫn xuất khí ngoại. Giá thị cai hình gia tốc khí đích tối cơ bổn đích đặc điểm, tịnh do thử đái lai nhất hệ liệt đích ưu điểm. Lệ như thông quá điều chỉnh bác ly bá đích kính hướng vị trí khả dĩ sử ly tử thúc đích năng lượng tại 15-30 MeV nội liên tục khả điều, nhi vô nhu cải biến chủ từ tràng đích từ cảm ứng cường độ hòa gia tốc điện tràng đích tần suất. Hựu như lợi dụng bộ phân trở đáng thúc lưu đích nhị cá thán bạc khả dĩ đồng thời tại nhị cá phương hướng thượng dẫn xuất lưỡng thúc thúc lưu. Thử ngoại do vu phụ ly tử đích dẫn xuất hiệu suất tiếp cận 100%, nhân thử tức sử dẫn xuất đích thúc lưu cao đạt 500μA, gia tốc khí đích tàn dư phóng xạ tính hoạt độ dã tại duẫn hứa phạm vi chi nội.
“Toàn lưu 30” sở gia tốc đích phụ ly tử do nhất cá tại gia tốc khí ngoại đích đại công suất hồ nguyên sản sinh, H- đích sản ngạch khả đạt 2mA. Phụ ly tử do nhất cá trục hướng chú nhập hệ thống dẫn đạo, xuyên quá từ ách chú nhập gia tốc khí nội, chú nhập hiệu suất khả đạt 35%. Gia tốc khí đích từ thiết hữu tứ cá trương giác vi 54º-58º ( tùy bán kính tăng đại ) đích phiến hình do vu thải thủ liễu gia tốc điện cực phóng tại cốc khu nội đích thiết kế, nhân nhi từ thiết cụ hữu tiểu đích phong tràng gian khích, cường đích thùy trực tụ tiêu hòa lương hảo đích dẫn xuất thúc quang học tính năng. Phong tràng khu đích từ cảm ứng cường độ vi 1.7T, cốc khu vi 0.12T. Trục hướng tự do chấn động tần suất zν =0.54-0.63, chỉnh cá từ thể trọng 49 t, kích từ công suất 7.2 kW.
Nhị cá gia tốc điện cực đích trương giác vi 30º, đô phóng tại từ thể cốc khu chi trung, do thượng hạ thùy trực sáp nhập cốc khu nội đích cộng chấn tuyến lai chi xanh, giá dạng đích kết cấu cụ hữu giác tiểu đích đối địa điện dung, không tái thời chỉ nhu dụng 5.5 kW đích công suất tựu khả sản sinh 50 kV đích điện áp. Gia tốc điện tràng đích tần suất vi 65.5 MHz, công tác tại H- ly tử hồi toàn tần suất đích tứ thứ hài ba thượng. Cao tần hệ thống đích khu động phóng đại khí công suất vi 2 kW, mạt cấp công phóng đích công suất vi 26 kW, khả đề cung đích thúc lưu gia tốc công suất vi 15 kW.
2, lan châu trọng ly tử gia tốc hệ thống
Giá thị ngã quốc tối đại đích nhất cá đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí hệ thống, tha bao quát nhất đài năng lượng thường sổ K=450 đích đại hình phân ly phiến gia tốc khí hòa nhất đài tác vi chú nhập khí đích K=69 đích phiến tụ tiêu đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí. Giá cá hệ thống khả dĩ gia tốc chu kỳ biểu thượng tòng thán chí tiên nguyên tố đích ly tử chí mỗi hạch tử 100 MeV ( khinh ly tử ) hoặc 5MeV/A ( trọng ly tử ), thúc lưu cường độ 1012~1014Lạp tử /s, thúc lưu năng tán độ 5 x 10-3,Phát xạ độ 10πcm·mrad.
Hệ thống đồTính tràng đích thiên soa đô ≤1×10-3.Từ thiết chủ từ tràng đích kích từ điện lưu 4000 A, điện lưu ổn định độ 5x 10-6,Tổng công suất 550 kW. Điều bổ tuyến quyển đích kích từ điện lưu 100-300 A, ổn định độ 1 x 10-4,Tổng công suất 110kW.
Chủ gia tốc khí đích cao tần hệ thống bao quát nhị cá yến thức hài chấn khang, mỗi cá khang do nhất cá trương giác vi 30º đích gia tốc điện cực, nhị cá khuynh tà đích nội can, nhất cá ba văn trạng đích điều hài bản hòa ngoại tráo đồng sở tổ thành. Hài chấn khang đích công tác tần suất phạm vi vi 6-15MHz, tương ứng đích Q trị tại 6000-10000 chi gian, mỗi cá khang đích quỹ tống công suất vi 120 kW, tại 12.8 MHz thời, gia tốc điện cực thượng tiểu bán kính xử đích điện áp phúc trị Va=220 k V, đại bán kính xử Va=245 kV. Khả kiến gia tốc điện áp tùy bán kính trục tiệm tăng đại. Cai hệ thống thiết hữu tần suất tự động điều hài, ổn phúc hòa tỏa tương trang trí. Công tác thời khang đích điều hài tinh độ Δf/f =±5x10-6,Chấn phúc ổn định độ ΔV/V=5x10-4,Tương vị ổn định độ Δφ≤1º.
Phân ly phiến gia tốc khí đích chân không thất thị do μ<1.01 đích 316 L hình bất tú cương chế thành đích. Giá thị nhất cá bát biên hình gia cân chiết bản bính hạn thành đích chỉnh thể kết cấu, tối đại hoành khoan ~10 m, tối đại thụ cao ~4.5 m, dung tích 100m3,Tịnh trọng 65 t, chân không thất đích công tác chân không vi 1.3 x 10-5Pa(1 x 10-7mmHg), vi thử phối trí liễu nhất sáo hữu hiệu trừu tốc vi 140 m3/s đích trừu khí hệ thống. Tha bao quát 8 đài tác vi chủ trừu bơm đích RKP-800 hình đê ôn bơm hòa 4 đài tác vi phụ trợ bơm đích TPH-500 hình qua luân phân tử bơm.
Chú nhập khí hệ thống sử dụng nhị chủng ly tử nguyên, nhất chủng thị phổ thông đích phan ninh hồ nguyên, dụng dĩ sản sinh chu kỳ biểu thượng do thán chí tiên các chủng nguyên tố đích ly tử, hoàn hữu nhất chủng thị vi ba điện tử hồi toàn cộng chấn nguyên tức ECR nguyên, tha khả sản sinh các chủng cao điện hà thái đích ly tử, nhân thử khả sử chú nhập khí đích ly tử phạm vi do tiên khoách triển chí đán. Chú nhập khí bổn thân thị do nhất đài 1.5m kinh điển hồi toàn gia tốc khí cải kiến đích phiến tụ tiêu gia tốc khí, kinh tha gia tốc đích ly tử thông quá 65 m trường đích thâu vận tuyến tiến nhập chủ gia tốc khí đích chú nhập hệ thống, hậu giả bao quát nhị cá loan khúc từ thiết, lưỡng cá từ thông đạo hòa nhất cá tĩnh điện thiên chuyển điện cực, chú nhập hệ thống nhập khẩu đoan đích quang học tính năng dữ lai tự thâu vận tuyến đích thúc lưu tương thích phối, nhi xuất khẩu đoan dữ chú nhập bán kính thượng sơ thủy gia tốc quỹ đạo tương thích phối.
Bình diện bố trí đồGiá cá gia tốc khí tổ hợp hệ thống đích nhất cá đặc điểm thị sung phân phối bị hữu các chủng thúc lưu tham châm dụng dĩ giam trắc các cá giai đoạn đích thúc lưu trạng thái. Lệ như chủ gia tốc khí thượng duyên tứ đài phiến hình từ thiết đích trung tâm tuyến thiết hữu 4 chỉ khả di động đích kính hướng tham châm, năng tòng chú nhập bán kính đáo dẫn xuất bán kính đích phạm vi nội trắc lượng thúc lưu đích đại tiểu, kính hướng quỹ đạo phân bố hòa thùy trực phân bố đẳng, hoàn hữu 15 chỉ duyên kính hướng thiết trí đích dung tính cảm ứng tham châm, khả dụng dĩ giam trắc các quyển thúc lưu đích trung tâm tương vị, phóng tại dẫn xuất khu đích tham châm tắc khả dĩ trắc xuất dẫn xuất tiền thập đa quyển đích thúc lưu quỹ đạo phân bố đẳng đẳng. Giá ta tham châm khả dĩ sử vận hành nhân viên tại gia tốc khí hệ thống tái thúc vận chuyển đích điều kiện hạ phương tiện địa phán đoạn các bộ phân thúc lưu đích hình thái, tịch dĩ ưu hóa các chủng bộ kiện đích vận hành tham sổ, đề cao thúc lưu chú nhập, gia tốc hòa dẫn xuất đích hiệu suất, cải thiện thúc lưu đích phẩm chất, giá đối vu gia tốc khí đích điều thí hòa vận hành đô thị phi thường trọng yếu đích.
3, siêu đạo đẳng thời tính hồi toàn gia tốc khí
Hất kim dĩ kiến tạo đích siêu đạo hồi toàn gia tốc khí hữu gia nã đại xảo khắc hà ( Chalk River ) nguyên tử hạch nghiên cứu sở đích đẳng thời tính gia tốc khí, ý đại lợi mễ lan đại học đích hồi toàn gia tốc khí dĩ cập mỹ quốc mật chấp an châu lập đại học ( MSU ) đích song cấp siêu đạo hồi toàn gia tốc khí hệ thống đẳng. Tiền nhị giả đô dĩ xuyến cấp tĩnh điện gia tốc khí tác vi chú nhập khí, hậu giả tắc do nhị cá năng lượng thường sổ K=500 hòa K=800 đích siêu đạo hồi toàn gia tốc khí tổ hợp vận hành.
Xảo khắc hà siêu đạo hồi toàn gia tốc khíKinh BMV xuyến cấp tĩnh điện gia tốc khí dự gia tốc đích ly tử, xuyên quá ách thiết thượng đích chú nhập khổng đạo duyên trung tâm đối xưng bình diện tiến nhập siêu đạo từ tràng, nhập xạ ly tử thúc tại chú nhập bán kính thượng kinh điện tử bác ly hậu tiến nhập sơ thủy gia tốc quỹ đạo, duyên trứ quỹ đạo thiết hữu tứ đối 1/4 ba trường gia tốc kết cấu, mỗi quyển đích gia tốc điện áp tổng kế đạt 0.6-0.8 MV, cao tần gia tốc điện tràng đích tần suất phạm vi vi 33-62 MHz, gia tốc chí chung năng lượng đích lạp tử, do thiết tại bán kính r=0.65 m thượng đích thiên chuyển dẫn xuất hệ thống dẫn xuất khí ngoại.
Giá đài gia tốc khí đích từ thiết thượng an hữu tứ cá quyển biên đích phiến hình thiết khối, dụng dĩ đề cung trục hướng tụ tiêu. Tại 5.0T đích cao từ tràng hạ, phiến hình từ cực xử vu hoàn toàn bão hòa đích trạng thái, tha môn sở sản sinh đích điều biến độ thị hữu hạn đích, tại giá dạng đích điều kiện hạ, ly tử sở năng đạt đáo đích tối cao năng lượng khả năng nhân trục hướng tụ tiêu lực bất túc nhi thụ đáo hạn chế.[2]
