Фармацевтическая этика
Становление этики и деонтологии...

Современная медицинская деонтология, рассматривая проблемы долга, деятельности медицинских и фармацевтических работников, исходит из специфики их труда.

Физическая реабилитация
Анатомо-физиологическая характеристика...

Учитывая то, что проблема остеохондроза не только медицинская, но и социальная, решить ее очень сложно. Однако наше здоровье - это только наше здоровье.

Здоровый образ жизни
Основы физического здоровья...

Здоровый образ жизни - образ жизни человека, направленный на профилактику болезней и укрепление здоровья. Понятие «здоровый образ жизни» однозначно пока ещё не определено.

Циклический ускоритель частиц

Существуют два типа циклотронов, почти идентичных по конструкции, но работающих на положительных либо отрицательных ионах. Одно из немногих отличий этих двух типов состоит в том, что положительные ионы в циклотроне циркулируют в направлении, противоположном направлению движения отрицательных ионов, при действии на них магнитного поля одного и того же направления.

Циклотрон состоит из четырех основных частей: ионного источника, основного магнита, высоковольтной радиочастотной ускорительной системы, а также системы вывода пучка ионов из циклотрона.

Ионный источник используется для получения ионов с их последующим ускорением. Для проведения реакций используется газообразный водород, либо дейтерий. Ионный источник (И) располагается в центре циклотрона, как это показано на рис. 1. Поток газа (2-10 мл/мин) низкого давления поступает в камеру источника, расположенную между двумя танталовыми катодами, к которым приложено отрицательное высоковольтное напряжение (1-3 кВ). Электроны, вылетающие из катодов и удерживаемые полем основного магнита, вызывают появление плазмы. Отрицательные или положительные ионы (например, Н+ либо Н-) вытягиваются из узкой вертикальной щели в источнике под действием сил электрического притяжения дуанта (Д) - одного из двух (ближайшего) полукруглых полых медных электродов. К дуантам прикладывается переменное напряжение в несколько десятков киловольт от альтернативного источника в диапазоне радиочастот 16-25 МГц, приводящее к возникновению в щели между дуантами ускоряющего электрического поля.

Дуанты находятся внутри вакуумной камеры между полюсами главного электромагнита, создающего в центре полюсов диаметром 50 - 80 см магнитное поле с магнитной индукцией В=1,2-2 Тл, направленное перпендикулярно плоскости дуантов (рис.1). В циклотроне происходит ступенчатое ускорение ионов. Так, частица, попадая в щель между дуантами, ускоряется электрическим полем и влетает внутрь одного из них. Внутри дуанта она не испытывает на себе воздействие электрического поля, а подвергается лишь действию магнитного поля. На заряженную частицу, двигающуюся в магнитном поле со скоростью υ перпендикулярно вектору В, действует постоянная по модулю сила Лоренца FL:

(1)

где Q - заряд частицы.

Эта сила, направленная перпендикулярно к траектории частицы с массой m, создает центростремительное ускорение. Описав полуокружность радиуса R, определяемого как:

, (2)

частица вновь попадает в щель между дуантами. К этому моменту при совпадении частоты генератора ω с циклотронной частотой ωC, определяемой по формуле:

, (3)

электрическое поле меняет направление на обратное, и ион получает повторное ускорение, увеличивая свою скорость υ. В результате во втором дуанте частица будет двигаться по окружности большего радиуса R согласно формуле (2). Так как время, затрачиваемое частицей на один полный оборот (Т), равно:

, (4)

и не зависит от его энергии, то при следующем прохождении щели фаза напряжения опять изменится на π и опять произойдет ускорение иона и т.д. Максимальная энергия ионов (Емакс), достижимая в циклотроне с индукцией В, определяется выражением:

(5)

Так, например, для типичных средних параметров протонного ускорителя Q/m = 0,96×108 Кл/кг, В = 1 Тл, R = 0,5 м величина Емакс = 12 МэВ. При такой величине Емакс и пиковом значении прикладываемого напряжения к дуантам 50 кВ частицы совершают 240 оборотов за весь цикл ускорения.

Система вывода пучка отличается в циклотронах с разными типами ионов. Так, для положительных ионов электростатическое отклоняющее устройство (дефлектор) поддерживается при напряжении в диапазоне от -30 кВ до -50 кВ и используется для притяжения частиц с самой удаленной от центра орбиты. При пересечении траектории частицы с областью пониженного магнитного поля на периферии полюса главного магнита радиус орбиты резко возрастает и ионы покидают область дуанта, направляясь к мишени для инициирования ядерной реакции. В циклотроне с отрицательными ионами используется тонкая углеродная фольга (толщиной 2,5-5 мкм), устанавливаемая на пути циркулирующего пучка. Отрицательный ион, проходя через эту фольгу, теряет два электрона, приобретая положительный заряд, и под действием сил магнитного поля изменяет направление своего движения на противоположное. Располагая фольгу на разных радиусах, можно регулировать максимальную энергию выводимых частиц согласно формуле (5). Следует отметить, что циклотрон на отрицательных ионах обладает преимуществами, заключающимися в простоте системы вывода пучка, снижении активации внутренних компонент циклотрона и возможности одновременного облучения сразу нескольких мишеней.

Меню сайта

Голодание человека

Виды массажа

Венерические заболевания

Вегето-сосудистая дистония

Биомедицинская и клиническая антропология

Беременность и эпилепсия

Медицинские решения