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加速器の原理

原子核反応を引き起こすには

荷電粒子反応の場合、
入射粒子と標的核に働くクーロン力に打ち勝って衝突させなければならない。

また、その核反応が吸熱反応であればQ値以上にエネルギーを与える必要がある。
このために入射粒子を適当なエネルギーまで加速する加速器が必要となる。

加速器の原理は
原子を電離するかまたは電子を余分に付けてイオン化し
それを電場によって加速するということである。

イオン化するための装置をイオン源という。

加速電場として直流電場を用いる加速器、
高周波電場を用いる加速器、
および磁場の時間変化により生じる誘導電場を用いる加速器がある。

直流電場を用いる加速器では、加速電極の両端の電圧をVとし
イオンの電荷をzeとすると
得られるエネルギーEは

E = zeV

で与えられる。

高周波電場を用いる加速器では、イオンが電極と電極の間を通る時に電極間の電場で加速する。
そのために正イオンに対しては、イオンが電極を出る時にその電極が正で
対向する電極が負となるように交流の電場が必要となる。

イオンの軌道が直線である加速器と
磁場により軌道を周回させる加速器がある。

磁場の時間的変化により誘導電場を生じる。
この電場により加速する型の加速器も使われている。

荷電粒子を周回させるには磁場を用いて軌道を偏向させる。
これは荷電粒子が磁場中で運動するときローレンツ力により生じる加速度で方向が変化することを利用している。

この加速度運動により軌道の接線方向に強い制動放射線を発生する。

これを軌道放射光または放射光という。

この目的の加速器は、ある一定のエネルギーの電子を周回させればよいので
加速器で必要なエネルギーまで加速した後
蓄積リングと呼ばれるリング内で電子を周回させる。
接線方向に発生する可視光、紫外線、X線などが利用される。
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.01 2011 試験:覚え書き comment0 trackback0

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日々、コンピューターとにらめっこしていた2010。
公の仕事に就くことを目指して教科書とにらめっこ2011,spring。
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