粒子在加速时间通过相邻漂移管之间间隙受到交变电场加速,当电场反向时,粒子处于漂移管中,这时漂移管屏蔽了减速电场,从而使整个过程始终是一个加速过程。
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. 工学 . 核技术 . 〔辐照装置〕 . 粒子加速器漂移管直线加速器
/drift tube linear accelerator/
最后更新 2022-01-20
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由一系列带孔的金属漂移管组成的粒子加速装置。
- 英文名称
- drift tube linear accelerator
- 所属学科
- 核技术
1945年L.W.阿尔瓦雷茨在美国伯克利实验室首次提出漂移管直线加速器。早期的漂移管直线加速器传输效率很低,例如1.5毫安的束流,经过加速器后只能得到0.25微安的束流强度,传输效率只有1/6000。之后虽引入一些新方法,效果并不明显,1980年高频四极直线加速器出现,漂移管直线加速器入口粒子能量可以达到几兆电子伏,这一问题得到解决。
漂移管直线加速器主体是一个工作在TM010模式的圆柱体腔,每节漂移管长度逐节依次递增。在圆柱体腔轴线附近,只有沿轴线的电场,轴线外围磁力线闭合形成一个个圆环,圆环中心为圆柱体腔的轴线。轴线附近的粒子,在相邻漂移管之间间隙受到脉冲电场的作用加速,由于电磁场周期变化,经过半个周期加速后,粒子受到的电场起减速作用。合理设计漂移管位置和长度,使粒子刚要减速时进入漂移管,这时微波形成的电场被漂移管屏蔽,粒子匀速前进半个周期,正好又到达加速间隙。受到电场作用而加速,从而一直得到加速。
图1给出了TM模式的漂移管直线加速器工作原理。另外还有一种H模式的漂移管直线加速器,它与TM模式的漂移管直线加速器的加速原理是一样的,其不同之处在于激励的微波模式不一样。漂移管加速器的建造对加工工艺和准直等都有很高的要求。图2是漂移管直线加速器的实体照片。
漂移管直线加速器常用作强流离子加速器前端注入加速器,在散裂中子源、加速器驱动次临界系统、μ子和中微子工厂、质子治癌加速器等中都采用漂移管直线加速器。
条目图册
扩展阅读
- STOKES R H, WANGLER T P.Radiofrequency quadrupole accelerators and their applications.Annual Review of Nuclear and Particle Science,1988,38(1):97-118.
- CALISKAN A, YILMAZ M.DTL cavity design and beam dynamics for a TAC linear proton accelerator.Chinese Physics C,2012,36(2):167.