ቅንጣት አፋጣኝ በኤሌክትሪክ የተሞሉ የአቶሚክ ወይም የሱባቶሚክ ቅንጣቶች በብርሃን አቅራቢያ የሚንቀሳቀሱ ምሰሶዎችን የሚፈጥር መሳሪያ ነው። ስራው የተመሰረተው በኤሌክትሪክ መስክ ጉልበታቸው መጨመር እና በትራፊክ ለውጥ ላይ ነው - በማግኔት.
የቅንጣት አፋጣኝ ለምንድነው?
እነዚህ መሳሪያዎች በተለያዩ የሳይንስ እና የኢንዱስትሪ ዘርፎች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ዛሬ በዓለም ዙሪያ ከ 30 ሺህ በላይ የሚሆኑት ይገኛሉ. ለአንድ የፊዚክስ ሊቅ ቅንጣቢ አፋጣኝ አተሞች አወቃቀር፣ የኑክሌር ኃይሎች ተፈጥሮ እና በተፈጥሮ ውስጥ የማይከሰቱትን የኒውክሊየስ ባህሪያት ለመሠረታዊ ምርምር እንደ መሣሪያ ያገለግላሉ። የኋለኛው ትራንስዩራኒየም እና ሌሎች ያልተረጋጉ አባሎችን ያካትታል።
በማስወጫ ቱቦ በመታገዝ የተወሰነውን ክፍያ ማወቅ ተችሏል። ቅንጣቢ አፋጣኝ ራዲዮሶቶፕስ ለማምረት፣ በኢንዱስትሪ ራዲዮግራፊ፣ በጨረር ሕክምና፣ ባዮሎጂካል ቁሶችን በማምከን እና በሬዲዮካርቦን ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።ትንተና. ትልልቆቹ ተከላዎች በመሠረታዊ ግንኙነቶች ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
ከማፍጠኑ አንፃር በእረፍት ላይ ያሉ የተሞሉ ቅንጣቶች የህይወት ዘመናቸው ለብርሃን ፍጥነት ከተጣደፉ ቅንጣቶች ያነሰ ነው። ይህ የ SRT የጊዜ ክፍተቶች አንጻራዊነት ያረጋግጣል። ለምሳሌ፣ በCERN፣ በ 0.9994c ፍጥነት የሙንን የህይወት ዘመን 29 እጥፍ ጭማሪ ተገኝቷል።
ይህ መጣጥፍ ቅንጣቢ አፋጣኝ እንዴት እንደሚሰራ፣ እድገቱን፣ የተለያዩ አይነቶች እና ልዩ ባህሪያትን ያብራራል።
የፍጥነት መርሆዎች
የትኛዎቹ ቅንጣቢ አፋጣኞች ምንም ቢሆኑም፣ ሁሉም የጋራ አካላት አሏቸው። በመጀመሪያ, ሁሉም በቴሌቪዥን ኪኔስኮፕ, ወይም ኤሌክትሮኖች, ፕሮቶኖች, እና በትላልቅ ተከላዎች ላይ ፀረ-ፓርቲዮቻቸው የኤሌክትሮኖች ምንጭ ሊኖራቸው ይገባል. በተጨማሪም, ሁሉም ትራኮችን ለመቆጣጠር ቅንጣቶችን እና መግነጢሳዊ መስኮችን ለማፋጠን ሁሉም የኤሌክትሪክ መስኮች ሊኖራቸው ይገባል. በተጨማሪም የጨረራዎቹን ረጅም ዕድሜ ለማረጋገጥ በንጥል አፋጣኝ ውስጥ ያለው ክፍተት (10-11 mm Hg) ማለትም አነስተኛው ቀሪ አየር መጠን አስፈላጊ ነው። እና በመጨረሻም፣ ሁሉም ጭነቶች የተጣደፉ ቅንጣቶችን ለመመዝገብ፣ ለመቁጠር እና ለመለካት መንገዶች ሊኖራቸው ይገባል።
ትውልድ
ኤሌክትሮኖች እና ፕሮቶኖች በብዛት በማፋጠን ላይ የሚውሉት በሁሉም ቁሶች ውስጥ ይገኛሉ ነገርግን መጀመሪያ ከነሱ መነጠል አለባቸው። ኤሌክትሮኖች አብዛኛውን ጊዜ ይፈጠራሉልክ በኪንስኮፕ ውስጥ - "ሽጉጥ" በሚባል መሳሪያ ውስጥ. በቫኩም ውስጥ የሚገኝ ካቶድ (አሉታዊ ኤሌክትሮድ) ነው፣ ይህም ኤሌክትሮኖች ከአቶሞች መገንጠል እስከሚጀምሩበት ደረጃ ድረስ ይሞቃል። አሉታዊ የተሞሉ ቅንጣቶች ወደ አኖድ (አዎንታዊ ኤሌክትሮድስ) ይሳባሉ እና በመውጫው ውስጥ ያልፋሉ. ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሪክ መስክ ተጽእኖ ስር ስለሚንቀሳቀሱ ጠመንጃው ራሱ በጣም ቀላሉ ማፍጠኛ ነው. በካቶድ እና በአኖድ መካከል ያለው ቮልቴጅ ብዙውን ጊዜ ከ50-150 ኪ.ቮ መካከል ነው።
ከኤሌክትሮኖች በተጨማሪ ሁሉም ቁሶች ፕሮቶን ይይዛሉ፣ነገር ግን የሃይድሮጂን አተሞች ኒዩክሊየሎች ብቻ ነጠላ ፕሮቶን ይይዛሉ። ስለዚህ, የፕሮቶን አፋጣኝ ቅንጣቶች ምንጭ ጋዝ ሃይድሮጂን ነው. በዚህ ሁኔታ, ጋዝ ionized እና ፕሮቶኖች ከጉድጓዱ ውስጥ ይወጣሉ. በትላልቅ ማፍጠኛዎች ውስጥ ፕሮቶኖች ብዙውን ጊዜ እንደ አሉታዊ ሃይድሮጂን ions ይመረታሉ. የዲያቶሚክ ጋዝ ionization ውጤት የሆኑ ተጨማሪ ኤሌክትሮን ያላቸው አቶሞች ናቸው። በመጀመሪያዎቹ ደረጃዎች ላይ አሉታዊ በሆነ የሃይድሮጂን ions መስራት ቀላል ነው. ከዚያም ከመጨረሻው የፍጥነት ደረጃ በፊት ኤሌክትሮኖችን በሚያሳጣቸው ቀጭን ፎይል ውስጥ ያልፋሉ።
ማጣደፍ
የቅንጣት አፋጣኝ እንዴት ነው የሚሰሩት? የማንኛቸውም ቁልፍ ባህሪ የኤሌክትሪክ መስክ ነው. በጣም ቀላሉ ምሳሌ በኤሌክትሪክ ባትሪ ተርሚናሎች መካከል ካለው ጋር ተመሳሳይነት ያለው በአዎንታዊ እና አሉታዊ የኤሌክትሪክ እምቅ ችሎታዎች መካከል ያለው ወጥ የሆነ የማይንቀሳቀስ መስክ ነው። በእንደዚህ ዓይነት ውስጥመስክ፣ አሉታዊ ቻርጅ የተሸከመ ኤሌክትሮን ወደ አወንታዊ አቅም ለሚመራው ኃይል ተገዥ ነው። እሷን ታፋጥነዋለች, እና ይህን ለመከላከል ምንም ነገር ከሌለ, ፍጥነቱ እና ጉልበቱ ይጨምራል. በሽቦ ውስጥ ወይም በአየር ውስጥ እንኳን ወደ አዎንታዊ አቅም የሚንቀሳቀሱ ኤሌክትሮኖች ከአቶሞች ጋር ይጋጫሉ እና ሃይላቸውን ያጣሉ፣ነገር ግን ቫክዩም ውስጥ ከሆኑ ወደ አኖዶው ሲቃረቡ በፍጥነት ይጨምራሉ።
በኤሌክትሮን የመጀመሪያ እና የመጨረሻ ቦታ መካከል ያለው ቮልቴጅ በእሱ የተገኘውን ኃይል ይወስናል። በ 1 ቮ እምቅ ልዩነት ውስጥ ሲንቀሳቀስ ከ 1 ኤሌክትሮን ቮልት (ኢቪ) ጋር እኩል ነው. ይህ ከ1.6 × 10-19 joules ጋር እኩል ነው። የሚበር ትንኝ ጉልበት በትሪሊዮን እጥፍ ይበልጣል። በኪንስኮፕ ውስጥ ኤሌክትሮኖች ከ 10 ኪሎ ቮልት በላይ በሆነ የቮልቴጅ ፍጥነት ይጨምራሉ. ብዙ አፋጣኞች በሜጋ-፣ጊጋ- እና ቴራኤሌክትሮንቮልት የሚለኩ በጣም ከፍተኛ ሃይሎችን ያገኙታል።
ዝርያዎች
ከመጀመሪያዎቹ የቅንጣት አፋጣኝ ዓይነቶች እንደ የቮልቴጅ ማባዣ እና የቫን ደ ግራፍ ጀነሬተር እስከ አንድ ሚሊዮን ቮልት በሚደርስ አቅም የሚፈጠሩ ቋሚ የኤሌክትሪክ መስኮችን ተጠቅመዋል። በእንደዚህ አይነት ከፍተኛ ቮልቴጅ መስራት ቀላል አይደለም. የበለጠ ተግባራዊ አማራጭ በአነስተኛ አቅም የሚፈጠሩ ደካማ የኤሌክትሪክ መስኮች ተደጋጋሚ እርምጃ ነው። ይህ መርህ በሁለት ዓይነት ዘመናዊ የፍጥነት መቆጣጠሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል - ሊኒያር እና ሳይክሊክ (በተለይ በሳይክሎትሮን እና ሲንክሮሮን). የመስመራዊ ቅንጣት አፋጣኝ፣ በአጭሩ፣ አንድ ጊዜ በቅደም ተከተል ያልፉዋቸውበማፋጠን ላይ ያሉ መስኮች, በሳይክል ውስጥ በአንጻራዊ ሁኔታ ትናንሽ የኤሌክትሪክ መስመሮች ውስጥ በተደጋጋሚ ክብ በሆነ መንገድ ይንቀሳቀሳሉ. በሁለቱም ሁኔታዎች የንጥሎቹ የመጨረሻ ጉልበት የሚወሰነው በሜዳዎች ጥምር ውጤት ላይ ነው, ስለዚህም ብዙ ትናንሽ "ሾክሶች" ሲጨመሩ የአንድ ትልቅ ጥምር ውጤት ይሰጣሉ.
የኤሌትሪክ አፋጣኝ ተደጋጋሚ አወቃቀሩ በተፈጥሮ የኤሌትሪክ መስኮችን ለመፍጠር ከዲሲ ቮልቴጅ ይልቅ የ AC አጠቃቀምን ያካትታል። በአዎንታዊ ቻርጅ የተደረገባቸው ቅንጣቶች ወደ አፍራሽ እምቅ የተፋጠኑ እና በአዎንታዊው ካለፉ አዲስ መነሳሳትን ያገኛሉ። በተግባር, ቮልቴጅ በጣም በፍጥነት መለወጥ አለበት. ለምሳሌ በ 1 ሜ ቮ ሃይል አንድ ፕሮቶን በ 0.46 የብርሃን ፍጥነት 1.4 ሜትር በ 0.01 ms ውስጥ በከፍተኛ ፍጥነት ይጓዛል። ይህ ማለት ብዙ ሜትሮች ርዝማኔ ባለው የድግግሞሽ ንድፍ ውስጥ የኤሌክትሪክ መስኮች ቢያንስ በ 100 ሜኸር ድግግሞሽ አቅጣጫ መቀየር አለባቸው. የተሞሉ ቅንጣቶች መስመራዊ እና ሳይክሊካዊ አፋጣኝ እንደ ደንቡ ተለዋጭ የኤሌክትሪክ መስኮችን ከ100 እስከ 3000 MHz ድግግሞሽ ማለትም ከሬዲዮ ሞገዶች እስከ ማይክሮዌቭስ ድረስ ያፋጥኗቸዋል።
የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ እርስ በርስ የሚወዛወዙ ተለዋጭ ኤሌክትሪክ እና መግነጢሳዊ መስኮች ጥምረት ነው። የፍጥነት መቆጣጠሪያው ቁልፍ ነጥብ ሞገዱን ማስተካከል ነው, ይህም ቅንጣቱ ሲመጣ, የኤሌትሪክ መስኩ በፍጥነት ቬክተር መሰረት ይመራል. ይህ በቆመ ሞገድ ሊከናወን ይችላል - በተዘጋ ዑደት ውስጥ በተቃራኒ አቅጣጫዎች የሚጓዙ ማዕበሎች ጥምረት።ቦታ ፣ ልክ እንደ የኦርጋን ቧንቧ ውስጥ የድምፅ ሞገዶች። በጣም ፈጣን ተንቀሳቃሽ ኤሌክትሮኖች ወደ ብርሃን ፍጥነት ለሚጠጉ ኤሌክትሮኖች አማራጭ ተጓዥ ሞገድ ነው።
በራስ-ሰርነት
በተለዋዋጭ የኤሌትሪክ መስክ ውስጥ ሲፋጠን ጠቃሚ ውጤት "በራስ ሰር" ነው። በአንድ የንዝረት ዑደት ውስጥ፣ ተለዋጭ መስኩ ከዜሮ ወደ ከፍተኛው እሴት እንደገና ወደ ዜሮ ይሄዳል ፣ በትንሹ ይወድቃል እና ወደ ዜሮ ይወጣል። ስለዚህ ሁለት ጊዜ ለማፋጠን በሚያስፈልገው እሴት ውስጥ ያልፋል. የሚፋጠነው ቅንጣት ቶሎ ቶሎ ከደረሰ፣ ከዚያም በቂ ጥንካሬ ባለው መስክ አይነካውም፣ ግፊቱም ደካማ ይሆናል። ወደሚቀጥለው ክፍል ስትደርስ ትዘገያለች እና የበለጠ ጠንካራ ተጽእኖ ታገኛለች. በውጤቱም, አውቶፋሲንግ ይከሰታል, ቅንጣቶች በእያንዳንዱ የተፋጠነ ክልል ውስጥ ከእርሻ ጋር በደረጃ ይሆናሉ. ሌላው ውጤት እነርሱን ከተከታታይ ዥረት ይልቅ በጊዜ ሂደት በክምችት ውስጥ መሰብሰብ ነው።
የጨረር አቅጣጫ
መግነጢሳዊ መስኮች የእንቅስቃሴ አቅጣጫቸውን ስለሚቀይሩ ቻርጅ የተደረገ ቅንጣቢ አፋጣኝ እንዴት እንደሚሰራ ላይ ትልቅ ሚና ይጫወታሉ። ይህ ማለት ጨረሮችን በክብ መንገድ ላይ "ለማጣመም" እና በተመሳሳይ ፍጥነት ያለው ክፍል ውስጥ ብዙ ጊዜ እንዲያልፉ ማድረግ ይቻላል. በጣም ቀላል በሆነው ሁኔታ፣ በአንድ ወጥ መግነጢሳዊ መስክ አቅጣጫ ወደ ቀኝ ማዕዘኖች የሚንቀሳቀስ ክስ ቅንጣት በኃይል ይገዛል።በሁለቱም የመፈናቀሉ ቬክተር እና በመስክ ላይ. ይህ ጨረሩ ከተግባር ቦታው እስኪወጣ ወይም ሌላ ሃይል መተግበር እስኪጀምር ድረስ በመስክ ላይ በክብ አቅጣጫ እንዲንቀሳቀስ ያደርገዋል። ይህ ተፅዕኖ እንደ ሳይክሎትሮን እና ሲንክሮሮን ባሉ የሳይክል ማፍጠኛዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። በሳይክሎትሮን ውስጥ, ቋሚ መስክ የሚፈጠረው በትልቅ ማግኔት ነው. ቅንጦቹ፣ ጉልበታቸው ሲያድግ፣ ወደ ውጭ ይሸጋገራሉ፣ በእያንዳንዱ አብዮት እየፈጠኑ። በ synchrotron ውስጥ, ዘለላዎቹ ቋሚ ራዲየስ ባለው ቀለበት ዙሪያ ይንቀሳቀሳሉ, እና ቀለበቱ ዙሪያ ኤሌክትሮማግኔቶች የሚፈጥሩት መስክ ቅንጣቶች ሲፋጠን ይጨምራሉ. የ"ማጣመም" ማግኔቶች ዲፕሎሎች ሲሆኑ የሰሜን እና የደቡብ ምሰሶዎች በፈረስ ጫማ ቅርጽ የታጠቁ ሲሆን ይህም ምሰሶው በመካከላቸው እንዲያልፍ ነው።
የኤሌክትሮማግኔቶች ሁለተኛው ጠቃሚ ተግባር ጨረሮች በተቻለ መጠን ጠባብ እና ኃይለኛ እንዲሆኑ ማተኮር ነው። በጣም ቀላሉ የማተኮር ማግኔት ቅርጽ አራት ምሰሶዎች (ሁለት ሰሜን እና ሁለት ደቡብ) እርስ በርስ ተቃራኒ ናቸው. ቅንጣቶችን ወደ መሃሉ በአንድ አቅጣጫ ይገፋሉ, ነገር ግን በቋሚው አቅጣጫ እንዲራቡ ያስችላቸዋል. ባለአራት ማግኔቶች ጨረሩን በአግድም ያተኩራሉ, ይህም በአቀባዊ ከትኩረት እንዲወጣ ያስችለዋል. ይህንን ለማድረግ, ጥንድ ሆነው ጥቅም ላይ መዋል አለባቸው. ተጨማሪ ምሰሶዎች (6 እና 8) ያላቸው ውስብስብ ማግኔቶች ለትክክለኛ ትኩረት ጥቅም ላይ ይውላሉ።
የቅንጣዎቹ ሃይል ሲጨምር የሚመራቸው የማግኔቲክ ፊልዱ ጥንካሬ ይጨምራል። ይህ ጨረሩን በተመሳሳይ መንገድ ያቆያል. ክሎቱ ወደ ቀለበት ይተዋወቃል እና ይጣደፋልከመውጣቱ እና ለሙከራዎች ጥቅም ላይ ከመዋሉ በፊት የሚፈለገው ኃይል. ማፈግፈግ የሚከናወነው በኤሌክትሮማግኔቶች አማካኝነት ቅንጣቶችን ከማመሳሰል ቀለበት ውስጥ ለማስወጣት በማብራት ነው።
ግጭት
በመድኃኒት እና በኢንዱስትሪ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉት ቅንጣቢ አፋጣኝ በዋናነት ለተወሰነ ዓላማ ለምሳሌ የጨረር ሕክምና ወይም ion implantation ጨረሮችን ያመርታሉ። ይህ ማለት ቅንጣቶች አንድ ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ. ለብዙ አመታት በመሠረታዊ ምርምር ውስጥ ለሚጠቀሙት ፍጥነቶች ተመሳሳይ ነው. ነገር ግን በ 1970 ዎቹ ውስጥ ሁለቱ ጨረሮች በተቃራኒ አቅጣጫዎች የሚዘዋወሩበት እና በጠቅላላው ወረዳ ላይ የሚጋጩበት ቀለበቶች ተፈጠሩ። የእንደዚህ አይነት ተከላዎች ዋነኛው ጠቀሜታ በግጭት ግጭት ውስጥ, የንጥረቶቹ ኃይል በቀጥታ በመካከላቸው ያለው መስተጋብር ኃይል ውስጥ ይገባል. ይህ ጨረሩ በእረፍቱ ላይ ካለው ቁሳቁስ ጋር ሲጋጭ ከሚፈጠረው ሁኔታ ጋር ይቃረናል፡ በዚህ ሁኔታ አብዛኛው ሃይል የሚውለው በእንቅስቃሴ ላይ ያለውን ግብአት በማዘጋጀት ላይ ነው፣በሞመንተም ጥበቃ መርህ መሰረት።
አንዳንድ የሚጋጩ የጨረር ማሽነሪዎች የተገነቡት በሁለት ቀለበቶች በሁለት ወይም ከዚያ በላይ በሆኑ ቦታዎች ላይ እርስ በርስ የተቆራረጡ ሲሆኑ ተመሳሳይ አይነት ቅንጣቶች ወደ ተቃራኒ አቅጣጫ ይንሸራሸራሉ። ከቅንጣቶች እና ፀረ-ፓርቲከሎች ጋር መጋጨት ብዙ ጊዜ ይከሰታል። አንቲፓርቲክል ከእሱ ጋር የተያያዘ ቅንጣቢ ተቃራኒ ክፍያ አለው። ለምሳሌ ፖዚትሮን በአዎንታዊ ቻርጅ ሲሆን ኤሌክትሮን ደግሞ በአሉታዊ መልኩ ይሞላል። ይህ ማለት ኤሌክትሮን የሚያፋጥነው መስክ የፖስታሮን ፍጥነት ይቀንሳል,በተመሳሳይ አቅጣጫ መንቀሳቀስ. ነገር ግን የኋለኛው ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ የሚንቀሳቀስ ከሆነ, ያፋጥናል. በተመሳሳይ፣ በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ የሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን ወደ ግራ ይታጠፋል፣ እና ፖዚትሮን ወደ ቀኝ ይታጠፋል። ነገር ግን ፖዚትሮን ወደ እሱ ከተንቀሳቀሰ መንገዱ አሁንም ወደ ቀኝ ይቀየራል ፣ ግን ከኤሌክትሮኑ ጋር በተመሳሳይ ኩርባ ላይ። ይህ ማለት አንድ ላይ እነዚህ ቅንጣቶች በተመሳሳዩ ማግኔቶች ምክንያት በ synchrotron ቀለበት ላይ ሊንቀሳቀሱ እና በተቃራኒ አቅጣጫዎች በተመሳሳይ የኤሌክትሪክ መስኮች መፋጠን ይችላሉ። አንድ የፍጥነት መቆጣጠሪያ ቀለበት ብቻ ስለሚያስፈልግ በግጭት ጨረሮች ላይ ብዙዎቹ በጣም ኃይለኛ ግጭቶች የተፈጠሩት በዚህ መርህ መሰረት ነው።
በ synchrotron ውስጥ ያለው ምሰሶ ያለማቋረጥ አይንቀሳቀስም፣ ነገር ግን ወደ "ክላምፕስ" ይጣመራል። ዲያሜትራቸው ብዙ ሴንቲሜትር እና አስረኛ ሚሊሜትር ሊሆኑ ይችላሉ እና ወደ 1012 ቅንጣቶች ይይዛሉ። የዚህ መጠን ያለው ንጥረ ነገር 1023 አቶሞችን ስለሚይዝ ይህ ትንሽ መጠጋጋት ነው። ስለዚህ, ጨረሮች ከሚመጡት ጨረሮች ጋር ሲቆራረጡ, ቅንጣቶች እርስ በርስ የሚገናኙበት ትንሽ እድል ብቻ ነው. በተግባር, ዘለላዎቹ ቀለበቱ ላይ መሄዳቸውን ይቀጥላሉ እና እንደገና ይገናኛሉ. ቅንጣት አፋጣኝ (10-11 mmHg) ውስጥ ያለው ጥልቅ ቫክዩም አስፈላጊ ሲሆን ይህም ቅንጣቶች ከአየር ሞለኪውሎች ጋር ሳይጋጩ ለብዙ ሰዓታት እንዲዘዋወሩ ያስፈልጋል። ስለዚህ፣ ቀለበቶቹ ጥቅሞቹ በትክክል ለብዙ ሰዓታት ስለሚቀመጡ ቀለበቶቹ አከማቸ ይባላሉ።
ይመዝገቡ
ቅንጣቢ አፋጣኞች በአብዛኛው ጊዜ የሚሆነውን መመዝገብ ይችላሉ።ቅንጣቶች ዒላማ ሲመቱ ወይም ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ የሚንቀሳቀስ ሌላ ጨረር ሲመታ። በቴሌቭዥን ኪኔስኮፕ ውስጥ፣ ከጠብመንጃ የተገኙ ኤሌክትሮኖች በስክሪኑ ውስጠኛው ገጽ ላይ ፎስፈረስ ይመቱና ብርሃን ያመነጫሉ፣ ይህም የተላለፈውን ምስል እንደገና ይፈጥራል። በፍጥነት መጨመሪያዎች ውስጥ እንደዚህ ያሉ ልዩ ጠቋሚዎች ለተበታተኑ ቅንጣቶች ምላሽ ይሰጣሉ, ነገር ግን አብዛኛውን ጊዜ የኤሌክትሪክ ምልክቶችን ለማመንጨት የተነደፉ ናቸው ወደ ኮምፒዩተር መረጃ የሚቀየሩ እና የኮምፒተር ፕሮግራሞችን በመጠቀም ይመረምራሉ. ቻርጅ የተደረገባቸው ንጥረ ነገሮች በቁስ ውስጥ በማለፍ የኤሌትሪክ ምልክቶችን ይፈጥራሉ፣ ለምሳሌ በአስደሳች ወይም ionizing አተሞች፣ እና በቀጥታ ሊገኙ ይችላሉ። እንደ ኒውትሮን ወይም ፎቶን ያሉ ገለልተኛ ቅንጣቶች በተዘዋዋሪ በሚንቀሳቀሱት ቻርጅ ቅንጣቶች ባህሪ ሊገኙ ይችላሉ።
በርካታ ልዩ ማወቂያዎች አሉ። አንዳንዶቹ ልክ እንደ ጋይገር ቆጣሪ በቀላሉ ቅንጣቶችን ይቆጥራሉ, ሌሎች ደግሞ ለምሳሌ ትራኮችን ለመመዝገብ, ፍጥነትን ለመለካት ወይም የኃይል መጠን ለመለካት ያገለግላሉ. ዘመናዊ መመርመሪያዎች በመጠን እና በቴክኖሎጂ ከትናንሽ ቻርጅ-የተጣመሩ መሳሪያዎች እስከ በሽቦ-የተሞሉ ጋዝ-የተሞሉ ክፍሎች ድረስ በተሞሉ ቅንጣቶች የተፈጠሩ ionized ዱካዎችን የሚለዩ ናቸው።
ታሪክ
የቅንጣት አፋጣኝ በዋናነት የተገነቡት የአቶሚክ ኒውክሊየስ እና የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን ባህሪያት ለማጥናት ነው። እ.ኤ.አ. በ 1919 በብሪታንያዊው የፊዚክስ ሊቅ ኧርነስት ራዘርፎርድ በናይትሮጂን ኒውክሊየስ እና በአልፋ ቅንጣት መካከል ያለው ምላሽ በኒውክሌር ፊዚክስ ውስጥ የተደረጉ ጥናቶች ሁሉ እስከእ.ኤ.አ. በ 1932 ከተፈጥሮ ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች መበስበስ ከተለቀቁት ሂሊየም ኒዩክሊዮች ጋር ጥቅም ላይ ውሏል ። የተፈጥሮ የአልፋ ቅንጣቶች 8 ሜ ቮ የእንቅስቃሴ ኃይል አላቸው፣ ነገር ግን ራዘርፎርድ የከባድ አስኳሎች መበስበስን ለመመልከት፣ ሰው ሰራሽ በሆነ መንገድ ወደ ትልቅ እሴት ማፋጠን እንዳለበት ያምን ነበር። በወቅቱ አስቸጋሪ መስሎ ነበር. ይሁን እንጂ በ1928 በጆርጂ ጋሞ (በጀርመን የጐቲንገን ዩኒቨርሲቲ) የተሰራ ስሌት ion በጣም አነስተኛ ሃይል ያላቸው ሃይሎች ጥቅም ላይ ሊውሉ እንደሚችሉ ያሳየ ሲሆን ይህም ለኒውክሌር ምርምር በቂ ጨረር የሚሰጥ ተቋም ለመገንባት ጥረት አድርጓል።
ሌሎች የዚህ ጊዜ ክስተቶች ቅንጣት አፋጣኝ እስከ ዛሬ ድረስ የሚገነቡበትን መርሆች አሳይተዋል። በአርቴፊሻል መንገድ የተጣደፉ ionዎች የመጀመሪያው የተሳካ ሙከራ በ 1932 በካምብሪጅ ዩኒቨርሲቲ ኮክክሮፍት እና ዋልተን ተካሂደዋል። የቮልቴጅ ማባዣን በመጠቀም ፕሮቶኖችን ወደ 710 ኪ.ቪ ያፋጥኑ እና የኋለኛው ደግሞ ከሊቲየም ኒውክሊየስ ጋር ምላሽ በመስጠት ሁለት የአልፋ ቅንጣቶችን እንደፈጠሩ አሳይተዋል። እ.ኤ.አ. በ 1931 ፣ በኒው ጀርሲ ውስጥ በፕሪንስተን ዩኒቨርሲቲ ፣ ሮበርት ቫን ደ ግራፍ የመጀመሪያውን ከፍተኛ እምቅ ቀበቶ ኤሌክትሮስታቲክ ጄኔሬተር ሠራ። ኮክክሮፍት-ዋልተን የቮልቴጅ ማባዣዎች እና የቫን ደ ግራፍ ጀነሬተሮች አሁንም እንደ ማፍጠኛ የኃይል ምንጮች ያገለግላሉ።
የመስመራዊ ሬዞናንት አክስሌሬተር መርህ በ1928 በሮልፍ ዊዴሮ ታይቷል።በጀርመን ራይን ዌስትፋሊያን የቴክኖሎጂ ዩኒቨርሲቲ ውስጥ ሶዲየም እና ፖታስየም ionዎችን ወደ ሃይል ሁለት ጊዜ ለማፋጠን ከፍተኛ ተለዋጭ ቮልቴጅ ተጠቅሟል።በእነርሱ ከተዘገበው በላይ. እ.ኤ.አ. በ 1931 በዩናይትድ ስቴትስ ውስጥ ፣ ኧርነስት ላውረንስ እና ረዳቱ ዴቪድ ስሎን የካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ ፣ በርክሌይ ከፍተኛ ድግግሞሽ መስኮችን በመጠቀም የሜርኩሪ ionዎችን ከ 1.2 ሜቪ በላይ ኃይልን ለማፋጠን ። ይህ ስራ የWideröe ከባድ ቅንጣት አፋጣኝ ጨምሯል፣ ነገር ግን ion beams በኑክሌር ምርምር ውስጥ ጠቃሚ አልነበሩም።
ማግኔቲክ ሬዞናንት አክስሌተር ወይም ሳይክሎትሮን በሎውረንስ የተፀነሰው የWideröe መጫኛን እንደ ማሻሻያ ነው። የሎውረንስ ሊቪንግስተን ተማሪ 80 keV ionዎችን በማምረት የሳይክሎሮንን መርህ በ1931 አሳይቷል። እ.ኤ.አ. በ 1932 ላውረንስ እና ሊቪንግስተን የፕሮቶን ፕሮቶን ከ 1 ሜቪ በላይ ማፋጠንን አስታውቀዋል። በኋላ በ 1930 ዎቹ ውስጥ የሳይክሎትሮኖች ኃይል ወደ 25 ሜጋ ቮልት ደርሷል, እና የቫን ደ ግራፍ ጄነሬተሮች ወደ 4 ሜ.ቮ. እ.ኤ.አ. በ1940 ዶናልድ ከርስት ጥንቃቄ የተሞላበት የምሕዋር ስሌት ውጤቶችን በማግኔቶች ዲዛይን ላይ በመተግበር የመጀመሪያውን ቤታትሮን ፣ ማግኔቲክ ኢንዳክሽን ኤሌክትሮን አፋጣኝ በኢሊኖይ ዩኒቨርሲቲ ገነባ።
ዘመናዊ ፊዚክስ፡ ቅንጣት አፋጣኝ
ከሁለተኛው የዓለም ጦርነት በኋላ ቅንጣቶችን ወደ ከፍተኛ ኃይል የማፍጠን ሳይንስ ፈጣን እድገት አድርጓል። በኤድዊን ማክሚላን በበርክሌይ እና በሞስኮ ቭላድሚር ቬክስለር ተጀመረ። እ.ኤ.አ. በ 1945 ሁለቱም በራሳቸው የደረጃ መረጋጋትን መርህ ገለፁ ። ይህ ጽንሰ-ሀሳብ በሳይክል አፋጣኝ ውስጥ የተረጋጋ ቅንጣትን ምህዋር ለማቆየት የሚያስችል ዘዴ ይሰጣል ፣ ይህም የፕሮቶን ኃይል ውስንነትን አስወግዶ ለኤሌክትሮኖች ማግኔቲክ ሬዞናንስ አፋጣኝ (ሲንክሮሮን) መፍጠር አስችሏል። Autophasing, ደረጃ መረጋጋት መርህ ትግበራ, ግንባታ በኋላ ተረጋግጧልበካሊፎርኒያ ዩኒቨርሲቲ ትንሽ ሲንክሮሳይክሎሮን እና በእንግሊዝ ውስጥ ያለው ሲንክሮትሮሮን። ከዚያ ብዙም ሳይቆይ የመጀመሪያው የፕሮቶን መስመራዊ ሬዞናንስ አፋጣኝ ተፈጠረ። ይህ መርህ ከዚያን ጊዜ ጀምሮ በተገነቡት ሁሉም ትላልቅ ፕሮቶን ሲንክሮትሮኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል።
በ1947 ዊልያም ሀንሰን በካሊፎርኒያ ስታንፎርድ ዩኒቨርሲቲ በሁለተኛው የአለም ጦርነት ወቅት ለራዳር የተሰራውን ማይክሮዌቭ ቴክኖሎጂን በመጠቀም የመጀመሪያውን መስመራዊ ተጓዥ ሞገድ ኤሌክትሮን አፋጣኝ ሰራ።
የምርምር ግስጋሴ የተቻለው የፕሮቶን ሃይል በመጨመር ነው፣ይህም ከጊዜ ወደ ጊዜ ትላልቅ ማፍጠኛዎች እንዲገነቡ አድርጓል። ግዙፍ የቀለበት ማግኔቶችን ለመሥራት በሚያስወጣው ከፍተኛ ወጪ ይህ አዝማሚያ ቆሟል። ትልቁ ወደ 40,000 ቶን ይመዝናል. የማሽን መጠን ሳይጨምር ጉልበትን ለመጨመር የሚረዱ መንገዶች በሊቪንግስተን፣ ኩራንት እና ስናይደር በተለዋጭ የትኩረት ቴክኒክ (አንዳንዴ ጠንካራ ትኩረት ይባላሉ) በ1952 ታይተዋል። በዚህ መርህ ላይ የተመሰረቱ ሲንክሮትሮኖች ማግኔቶችን ይጠቀማሉ ከበፊቱ 100 እጥፍ ያነሰ። እንዲህ ዓይነቱ ትኩረት በሁሉም ዘመናዊ ሲንክሮትሮኖች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
በ1956 Kerst ሁለት ቅንጣቢ ቅንጣቶች እርስበርስ በሚገናኙ ምህዋሮች ውስጥ ቢቀመጡ ሲጋጩ ሊታዩ እንደሚችሉ ተገነዘበ። የዚህ ሃሳብ አተገባበር ማከማቻ ተብሎ በሚጠራው ዑደቶች ውስጥ የተጣደፉ ጨረሮች ማከማቸት ያስፈልጋል። ይህ ቴክኖሎጂ ከፍተኛውን የንጥሎች መስተጋብር ሃይል ማሳካት አስችሎታል።
