Laboratório de Física Corpuscular - aula 2 - 2007.1 - Instituto de Física - UFRJ1 Física de Aceleradores Prof. Marcelo Sant’Anna Sala A-310 (LaCAM) e-mail:

Laboratório de Física Corpuscular - aula 2 - 2007.1 - Instituto de Física - UFRJ

1

Física de Aceleradores

Prof. Marcelo Sant’AnnaSala A-310 (LaCAM) e-mail: [email protected]


2

Aceleradores Eletrostáticos


3

Aceleradores Eletrostáticos (algumas referências históricas)

“A brief history and review of accelerators”, P. J. Bryant


4

Cockcroft-Walton Foto de um multiplicador de voltagens Cockcroft-Walton . Esta parte

do acelerador foi utilizado para o desenvolvimento da bomba nuclear. Foi construído em 1937 e atualmente exposto no Museu de ciências de Londres


5

Van de Graaff O primeiro VDG foi

construído por Robert Jemison Van de Graaff, enquanto estava em Princeton, em 1929.

Na PUC-Rio há um VDG de 4 MV desde os anos 60


6

Tandem (maiores detalhes mais tarde) Ex.: o (Van de Graaff) Tandem modelo Pelletron de 1.7 MV do LaCAM (IF-UFRJ)


7

Aceleradores de campos variáveis

(usando “aceleração resonante”)


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Aceleradores de campos variáveis (algumas referências históricas)

“A brief history and review of accelerators”, P. J. Bryant


9

Alternando “tubos de deriva” e potenciais V(t). Notar a “aceleração resonante” (sincronização!). Notar comprimentos variáveis dos tubos. Ver animação em:www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Charges/linac.html

RF Linac


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Ciclotron

Novamente, sincronização! Ver animação emwww.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Charges/cyclotron.html


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+ avanços Avanços na estabilidade de fase, focalização, transporte de

feixe...

Outros aceleradores

Ex.: “Strong focusing”

Crédito: Mark Mandelkern


12

Ex.: Síncrotron (de elétrons)


13

Ex.: Síncroton de íons


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Pressão variável e calibrada

Célula gasosa Análise do estado de carga

Detecção

X- X-, X0, X+,...

-1d

0.0 0.1 0.20.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

F -1

(1016 cm-2)

0.0 0.1 0.20.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

F 0

(1016 cm-2)

0d

Voltando ao Pelletron de 1.7 MV do LaCAM

ACELERADOR


15

A fonte de íons por sputtering

Cs

Cs+

Ti-

O-

Cs

Cs+

Ti-

O-


16

v

E

Bq

v

E

Bq

O Filtro de Wien

qvBqE

EqF e

BvqFb

0

be FF BEv


17

O Filtro de Wien

0

20

40

60

80

100

RX%

=m/mX%

m5% m

10%m50%

% A

ltura

do

Pico

m0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Volta

ge (a

rbitr

ary

units

)-2

Mass(atomic units)


18

O acelerador propriamente dito

Feixe da fonte

de íons

“stripper” gasoso

Ímã

Feixe paraexperimentos

X-

X- Xp+

Xp+Xp+


19

O ímã seletor de momento

0 1 2 3 4

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

B2 (arb

itrar

y un

its)

mE/q2 (arbitrary units)

RmvqvB

2

221

q

EmccB c

Experimentalmente, usamos para calibração:

qRmvB

Ou,2

2q

mER

B c

B

B

2

21 mvE c

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