КАТЕГОРИЯ:


Движението на заредени частици в магнитно поле

Помислете за движението на заредени частици в единна магнитно поле в различните направления на вектора на скоростта частиците спрямо вектора на магнитната индукция ,

1. Let (Фиг. 78.1), като ъгълът между и е равна на нула и в съответствие с формула (65.3) на заряд от магнитното поле сила не действа. Ето защо, частицата ще се движи по права линия с постоянна скорост ,

2. Нека (Фиг. 78.2). Тъй като в този случай Това означава, че силата на Лоренц споменатата частица центростремителна ускорение, скорост числена стойност не се променя:


, (78.1)

От (65.4) и (78.1), получаваме Къде намираме:

, (78.2)

От (78.2) следва, че R ~ , Т. Е. силна магнитното поле, по-малък от радиуса на кръга, по който се движи на частиците.

Намираме периода на въртене около обиколката на частиците (по време на един цикъл). По дефиниция, , След това, като се използва формулата (78.2), ние получаваме:

, (78.3)

Това показва, че периодът на въртене на частицата в магнитно поле не зависи от неговата скорост. С помощта на (78,3), е възможно да се получи експресия на честотата Лечение на заредени частици в постоянно магнитно поле в равнина, перпендикулярна на , Това се нарича циклотрона и

, (78.4)

Честотата на циклотрон играе важна роля в генерирането и разпространението на електромагнитни вълни в плазмата в постоянно магнитно поле, по-специално в разпространението на радио вълни в йоносферата на Земята.

Независимост период на лечение от степента на използване на циклотрони - цикличен резонансен ускорител на тежки заредени частици - протони и йони. Циклотрон принципна схема е показана на фигура 78.3 (изглед отгоре). Това е вакуумна камера под формата на две кухи полу-цилиндъра (Dees), към който е променливо напрежение. Камерата се поставя в силен хомогенен магнитно поле насочена перпендикулярно на равнината на Дийс.

Обвинението, ускорено в пространството между Дийс, Дий се движи в рамките на магнитно поле, описваща полукръг. Ако честотата на промените в напрежението U съвпада с честотата на лечение такса, следващия път, когато отново удари на таксата в пролуката между Dees ще му ускорение. Сега, таксата ще се движат в кръг по Dees по-голям радиус, но със същия период на лечение. Поради това, ча-частици ще се движат в размотаване спирала, периодично повишаване на тяхната енергия. По този начин е възможно да се ускори протони на енергия от около 20 MeV. При по-високи енергии, синхрона между движението на частиците и промяната в областта на ускоряване е нарушена поради относителни ефекти. За да се поддържа синхрон и по-нататъшно ускоряване на частиците по два начина: 1) Промяна на ча-простотата, напрежението прилага към Дийс, като го коригира при честота на лечение на частици; 2) да променят магнитната индукция. В първия случай, посочен Phasotron ускорител във втория - синхротрон. Ускорителят нарича Synchrophasotron (фиг. 78.4), и промяна на честотата на ускоряващото напрежение и магнитното поле. USKO-осигурените частици се движат в синхротрон в кръгова траектория на постоянен радиус. Dees му липсва. ускоряване на частиците се среща в някои части на траекторията с електрическо поле, генерирани от генератор на напрежение различна честота. Както скоростта на частиците да се увеличи на магнитното поле. Към ускоряващо напрежение е в синхрон с движението на частицата, честотата на напрежението трябва да варира в зависимост от съответния закон. Използването синхротрона може да ускори протони до енергия от 500 GeV.



3. Да вектора на скоростта форми на частиците с посоката на вектора на магнитната индукция остър ъгъл (Фиг. 78.5). Разширяваме вектора на два компонента: - Перпендикулярна на вектора , - Успоредно на вектора , Под влиянието на силовите частици Лоренц в размер на ще се движат по окръжност, чийто радиус се определя по формула (78.2), т. е.

,

като след това


, (78.5)

тъй като След това при скорост частицата се движи равномерно по права линия. Получената траекторията на движение на частиците е спирала, оста на който е вектор линия , Разстоянието, на което се движи на частиците по време на един цикъл (през периода T), стъпка наречени спирала ч. По дефиниция, , като След това с помощта на формулата (78.3), ние получаваме:

, (78.6)

Ако магнитното поле е нехомогенни и частицата се движи по посока на по-силния областта, радиусът на спиралата, както следва от (78.5), ще намалее. В допълнение, има сила забавяне на движението (ris.78.6). Специалната форма на магнитното поле може да предизвика заредена частица да се движи в обратна посока. Той се използва в така наречените магнитни капани.

Магнитното капана се нарича магнитна конфигурация поле, способен дълго време да се задържи на заредените частици в рамките на определен район на космоса.

При лабораторни условия магнитни капани от различни видове се използват за ограничаване на плазмата за целите на контролирания термоядрен синтез.

Естественият магнитен капан за заредени частици, идващи от космоса, е земната магнитно поле (фиг. 78.7). Тя е нееднороден, на повърхността на Земята е равен на средния , Произходът му се свързва с конвективни движения на проводима течност материал в ядрото на Земята. Наличието на магнитното поле на земята води до появата на зони на повишена концентрация на заредени частици. Тези зони са посочени като земните радиационни пояси. Има три от областта.

Първата зона е разположена на надморска височина от 500 до 6000 километра от повърхността на Земята, той е съставен предимно от протони с енергия от 10 до 800 MeV и електрони с енергии на десетки Kev до няколко MeV. Съставът на втората зона, разположена по-горе включва електрони с енергия на около 7 MeV.


Площта на околоземното пространство, физичните свойства, размер и форма се определя от земната магнитно поле и неговото взаимодействие с потоците от слънцето движи заредени частици, наречени магнитосферата (фиг. 78.8). Проучвания с използване на космически кораб, показаха, че магнитосферата не е симетрична, и значително разширена в посока, обратна на слънцето. На ден страна на слънчевия вятър плазмен поток компреси областта геомагнитното към нощното страна на линиите на магнитното поле се разшири в разширеното магнитна опашка.

От другите планети в Слънчевата система, само Юпитер и Сатурн имат свои собствени магнитни полета достатъчни, за да се създаде магнитно капан. Така че, Юпитер достига областта , Средната стойност на общото магнитно поле на Слънцето Но в областта на слънчевите петна достига десети от Тесла. особено голям Според съвременните концепции (~ ) Магнитните полета трябва да са неутронни звезди.

The нехомогенно магнитно поле се използва, за да се съсредоточи електронен лъч от магнитни лещи, които се използват в електронни микроскопи. Electron микроскоп - устройство за наблюдение и фотографиране на много пъти (до време) увеличено изображение на обекта. Този микроскоп при висок вакуум (налягане Ра) се използва вместо на светлинните лъчи електронни лъчи ускоряват до висока енергия (30-1000 KeV или повече). В ускоряващо напрежение достигне 100-400 кВ и по-висока. Електронни микроскопи имат най-висока резолюция, надминавайки в този параметър светлинни микроскопи е няколко хиляди пъти (позволява да се покаже две отделни части от обекта, разположен на разстояние от 0.15-0.3 нм един от друг, т.е.. Д. Той може да се наблюдава атомно и молекулно структура на материята). Такава висока резолюция се постига благодарение на изключително малка дължина на вълната на електрона.


Схематично, магнитното леща е показано на Фигура 78.9. Цилиндрично симетричен соленоид с много остър кръгъл накрайник полюс създава една малка част от много силен нехомогенно магнитно поле. Тя се фокусира електроните ускорени от електричното поле вертикално и лети в тази област. Фокус механизъм е лесно да се разбере. На площ на увеличено изображение в близост до полюс върха (фиг. 78.10) показва два електрона и Кои напусне източник под ъгъл спрямо оста. След като електрона достига началото на областта, хоризонталната компонента поле го отхвърля в посока далеч от вас. Той ще се превърне в страничната скорост и лети в една силна вертикална поле, ще набира скорост в посока на оста. Странично движение на магнитната сила се отстранява, когато електрон оставя областта, така че крайният ефект ще бъде импулс насочено към оста плюс "въртене" спрямо него.

На частиците подлежат на същите правомощия, но в обратна посока, така че това също е отклонен към оста. Фигурата показва как разнопосочни електроните се събират в един паралелен лъч. Действието на такова устройство, подобно на ефекта на лещата върху него разположен в центъра на предмета. Ако сега на върха казано по друг съща леща, тя ще трябва отново фокусира електроните в един момент и се обърна към изображението на източник ,

Имайте предвид, че магнитното обектива за електрони, както и оптични, присъщи грешки (аберации), които не позволяват да получат абсолютно рязко изображение. Образът на всяка точка на обекта се оказва малко замъглено във фокалната равнина на лещата. Има различни методи за намаляване аберации.

Магнитни лещи са използвани, за да се фокусира лъчите на подобни заредени частици ускорени в ускорителя. Ускорители - един ускорител, частици, които са склонни да се пенсионират поради отблъскването на всяка друга в напречна посока. Двете греди на заредени частици, ускорени до дадена енергия, се движат един към друг, взаимодействащи на мястото на срещата. метод сблъсък светлини се използват за изучаване на взаимодействието на сблъсък частици. Важно предимство на метода е, че общата кинетична енергия на частиците, включени в енергията на взаимодействие. Най-важните магнитни лещи, изправени пред детектора. Тяхната задача - да се фокусира лъча в центъра на детектора, където той ще трябва да се изправи на насрещно съсирек частици.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Движението на заредени частици в магнитно поле

; Дата: 05.01.2014; ; Прегледи: 1539; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 11.45.9.26
Page генерирана за: 0.047 сек.