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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]
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2
Aceleradores Eletrostáticos
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3
Aceleradores Eletrostáticos (algumas referências históricas)
“A brief history and review of accelerators”, P. J. Bryant
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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
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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
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6
Tandem (maiores detalhes mais tarde) Ex.: o (Van de Graaff) Tandem modelo Pelletron de 1.7 MV do LaCAM (IF-UFRJ)
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7
Aceleradores de campos variáveis
(usando “aceleração resonante”)
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8
Aceleradores de campos variáveis (algumas referências históricas)
“A brief history and review of accelerators”, P. J. Bryant
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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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10
Ciclotron
Novamente, sincronização! Ver animação emwww.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Meca/Charges/cyclotron.html
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11
+ avanços Avanços na estabilidade de fase, focalização, transporte de
feixe...
Outros aceleradores
Ex.: “Strong focusing”
Crédito: Mark Mandelkern
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12
Ex.: Síncrotron (de elétrons)
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13
Ex.: Síncroton de íons
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14
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
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15
A fonte de íons por sputtering
Cs
Cs+
Ti-
O-
Cs
Cs+
Ti-
O-
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Laboratório de Física Corpuscular - aula 2 - 2007.1 - Instituto de Física - UFRJ
16
v
E
Bq
v
E
Bq
O Filtro de Wien
qvBqE
EqF e
BvqFb
0
be FF BEv
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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)
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18
O acelerador propriamente dito
Feixe da fonte
de íons
“stripper” gasoso
Ímã
Feixe paraexperimentos
X-
X- Xp+
Xp+Xp+
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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