Máy gia tốc

Để nghiên cứu cấu trúc tính thể của vật chất người ta sử dụng hiện tượng nhiễu xạ của tia Rơnghen hoặc điện tử trong đó độ dài bước sóng À của chúng phải tương đương với kích thước của m

MÁY GIA TỐC

NHÀ XUẤT BANRHOA HỌC VA KY THUAT

MAY GIA TOC

NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT

HÀ NỘI - 2002

Biên tập: Lé Thanh Dinh Trình bày và chế bản: Quang Hùng

TT ng = 442-65 -02

In 500 cuốn khổ 16 x 24 cm tại Xí nghiệp in 19-8

Số 3 đường Nguyễn Phong Sắc — Nghia Tan — Cầu Giấy — Hà Nội

Giấy phép xuất bản số 442-65, cấp ngày 7/1/2002

ln xong và nộp lưu chiếu tháng 3/2002

Từ nữa đầu thế kỷ 20 cho đến nay máy gia tốc liên tục đóng góp để xây dựng những kiến thúc quan trọng và rộng lớn trong vật lý Có thể nói nếu như không có máy gia tốc, sự hiểu biết của chúng ta về thế giới tự nhiên chắc hẳn là rất khác với cát mà chúng ta đang có

Máy gia tốc từng được phát triển nhờ những sáng kiến về vật lý hạt nhân và vật lý hạt cơ bản xuất phát từ những khát vọng khám phe thé gidi tu nhiên của con người Tiếp theo đó các máy gia tốc được xây dựng đã mở ra một lĩnh vực khoa học máy gia tốc mới dan xen với rất nhiều lĩnh vực ứng dụng của máy gia tốc

Sự đa dạng của các loại hạt được gia tốc, năng lượng, cường độ và chất lượng cùng với các dòng hạt thứ cấp sinh ra từ chúng như bức xạ hấm (bremsstrahlung), bức xạ đồng bộ (Synchrotron radiation), notron, mesons, các chìm hạt nhân phóng xa dã mở rộng lĩnh vực ứng dụng của máy gia tốc Ngày nay máy gia tốc dang tìm thấy những ứng dụng hết sức da dang

và phong phú trong nhiều lĩnh vực của khoa học và đời sống và trong nhiều trường hợp chúng là những phương tiện không thể thay thé

Ở nước ta cũng đã có máy gia tốc gần ba mươi năm nay, nhưng đáng tiếc là rất íI người biết đến điêu đó Năm 1974 một máy gia tốc detøri (máy phát noìron NA-3-C do Hungary sản xuất) và sau đó năm 1982_ một máy gia tốc điện tử (Microtron MT-17 do Liên Xô sản xuất) được lắp đặt và hoạt động tại Viện Vat ly , Trung tam KHTN & CNQG Cả hai máy gia tốc này đều là quà của chính phủ Liên Xô tặng Việt Nam, được Viện Liên hợp nghiên cứu hạt nhân Dubng trực tiếp giúp đỡ lắp đặt và đưa vào hoạt động Trên cơ sở hai máy gia tốc này nhiều công trình nghiên cứu cơ bản về vật lý hạt nhân và ứng dụng có ý nghĩa đã được các cán bộ khoa học của Viện tiến

2000 một máy gia tốc thẳng được lắp đặt và đưa vào hoạt động tại bệnh viện K nhằm phục vụ yêu cầu điều trị bệnh ung thit

Có thể nói máy gia tốc đang dân dân thâm nhập vào nước ta và chắc chắn rằng trong tương lai không xa kỹ thuật gia tốc ở nước ta sẽ được ứng dụng rộng rối như một khuynh hướng chung của thế giới

Với suy nghĩ đó cuốn sách MÁY GIA TỐC ra mắt với $ định giới thiệu với bạn đọc những nguyên lý cơ bản về hoạt động và những ứng dụng điển hình của máy gia tốc Sách được biên soạn trên cơ sở những bài giảng của tác giả cho sinh viên Vật lý hạt nhân và Công nghệ hạt nhân, Đại học Quốc gia Hà Nội và sinh viên Vật lý hạt nhân và Kỹ thuật môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội nơi mà tác giả là giảng viên kiêm nhiệm và cho học viên cao học chuyên ngành Vật lý hạt nhân của Viện Vật lý

Sách có thể sử dụng làm tài liệu về môn Máy gia tốc cho sinh viên đại học và sau dai học về Vật lý hạt nhân và Công nghệ hạt nhân Ở các trƯỜnNg đại học và các viện nghiên cứu Nó cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ nghiên cứu trên máy gia tốc cũng như những ai quan tam đến máy gia tốc

Trong quá trình biên soạn cuốn sách này chắc chấn không thể tránh khỏi những thiếu sót và nhược điểm, vì vậy tác giả xin chân thành tiếp thu

và mong nhận được ý kiến đóng góp của độc giả để cuốn sách được hoàn thiện hơn trong lần xuất bản sau

Tác giả

Như chúng ta đã biết để nghiên cứu cấu trúc của vật chất ở trạng thái

vi mô cần có những phương tiện khác hẳn đối với trạng thái vĩ mô Một

trong những phương tiện đó là sử dụng các loại hạt bắn phá vào vật chất bao gồm các hạt cơ bản cũng như các ion của các nguyên tử Cấu trúc và tính chất của vật chất được phát hiện nhờ vào sự tương tác của các hạt kể trên

với vật chất Điều cần thiết là để có được khả năng như vậy thì các hạt phải

có năng lượng nhất định và cường độ của chúng phải đủ lớn Phương tiện duy nhất có thể giúp chúng ta làm điều đó là các máy gia tốc

Trong tự nhiên không tồn tại các nguồn hạt có năng lượng phù hợp để

gây ra các loại tương tác với vật chất Ta hãy lấy ví dụ khi nghiên cứu cấu trúc của các nguyên tử ta dùng một chùm tia gamma hoặc chùm hạt tích điện có năng lượng từ vài chục đến trên 100 KeV bắn phá các nguyên tử Nhờ hiện tượng quang điện các điện tử ở lớp K của nguyên tử được bút khỏi quỹ đạo và điện tử ở các lớp L, M chuyển xuống lớp K và phát ra các tia X

với năng lượng E„= £, - €, trong do €, va ¢, 1a nang luong lién két cha dién ti

ở lớp K và L tương ứng

Để nghiên cứu cấu trúc tính thể của vật chất người ta sử dụng hiện tượng nhiễu xạ của tia Rơnghen hoặc điện tử trong đó độ dài bước sóng À của chúng phải tương đương với kích thước của mạng cơ bản, tức là

lý hạt nhân để nghiên cứu bản chất và các đặc trưng của lực hạt nhân, các hạt cơ bản và thậm chí là cả cấu trúc của các nucleon cần có những nguồn hạt gia tốc đến năng lượng rất cao Một loại nguồn như vậy không mất tiền

là tia vũ trụ Năng lượng của các hat trong tia vũ trụ lên đến 10! eV, nhưng

số hạt với năng lượng cao như vậy lại rất nhỏ Vì vậy để tiến hành một nghiên cứu cần thiết phải chờ cả nằm trời để tích luỹ các số liệu đáng tin cậy Thông thường trong phản ứng hạt nhân tiết diện của phản ứng là một đại lượng rất nhỏ và để xảy ra một phản ứng hạt nhân phải có một chùm hạt với mật độ lớn hơn 10!° hạt/cm?.s Trong trường hợp này máy gia tốc là phương tiện giúp chúng ta thực hiện điều mong muốn bởi vì ngoài việc gia tốc hạt nó còn tạo ra những chùm hạt có mật độ rất lớn

Một điều rất quan trong” nữa cấn nhấn mạnh là các hạt trong tự nhiên

do các nguyên tố phóng xạ tự nhiên phát ra chẳng những hoàn toàn không

đủ về số lượng mà cả về năng lượng cũng không đủ đáp ứng Chúng ta biết rằng liên kết trung bình của nucleon trong hạt nhân là khoảng 7,8 MeV Để tách một nucleon ra khỏi hạt nhân thì năng lượng của chùm hạt bắn phá phải lớn hơn năng lượng liên kết Điều đó có nghĩa là trong trường hợp của hạt nhân việc nghiên cứu đòi hỏi cần phải gia tốc hạt tới năng lượng cao gấp rất nhiều so với trường hợp nguyên tử Trong thực tế muốn nghiên cứu cấu trúc hạt nhân và phản ứng hạt nhân các hạt gây phản ứng phải được gia tốc đến năng lượng từ hàng chục đến hàng trăm MeV Còn để nghiên cứu cấu trúc của các nucleon người ta cần thiết các điện tử gia tốc lên đến hàng chục đến hàng trăm ngàn MeV (tức là 10-100 GeV) hoặc cao hơn nữa Ở những năng lượng như vậy bước sóng của điện tử mới ở vào khoảng kích thước của nucleon và như vậy mới nghiên cứu được cấu trúc của nucleon

Một vấn đề rất quan trọng là ngoài việc các chùm hạt gây phan tng phải có năng lượng cao thì cần thiết phải có mật độ dòng hạt rất lớn mới đủ tạo ra về chủng loại để nghiên cứu một cách sâu sắc và toàn diện đối với hạt nhân nguyên tử Không có một nguyên tố phóng xạ tự nhiên nào phát ra proton hoặc đêtori Về phương diện này máy gia tốc là phương tiện duy nhất tạo ra đầy đủ các chủng loại hạt để nghiên cứu vật lý hạt nhân Cũng cấn nhấn mạnh là nơtron là hạt có vai trò rất quan trọng thì lại không thể gia tốc được Nhưng nhờ có các máy gia tốc qua việc gia tốc hạt tích điện và các phản ứng hạt nhân mà tạo ra được các nơtron có năng lượng cao, thậm chí

cả nơtron đơn năng nữa

Tóm lại việc nghiên cứu thế giới vi mô đòi hỏi cần có các chủng loại hạt khác nhau với mật độ lớn và gia tốc đến năng lượng cần thiết Tuỳ thuộc vào những nghiên cứu cụ thể mà tạo ra loại hạt nào, mật độ lớn hay nhỏ và nang lượng cần phải đạt được Tất cả những vấn để này có thể giải quyết được nhờ vào các máy gia tốc Đó là phương tiện duy nhất có thể giúp chúng ta trong quá trình nghiên cứu thế giới vi mô

Bên cạnh việc phát triển máy gia tốc do mục đích nghiên cứu thì ngày nay nhiều nhu cầu thực tế đồi hỏi phải xây dựng các máy gia tốc Đó chính là:

- Tạo ra các vật liệu mới có những tính chất đặc biệt

- Là phương tiện phân tích hiệu quả

- Phục vụ nghiên cứu và điều trị trong Y học

- Là phương tiện chụp ảnh có hiệu quả trong công nghiệp và rất nhiều ứng dụng khác

Để hiểu được nguyên lý hoạt động của máy gia tốc chúng ta hãy xem

xét sự chuyển động của hạt tích điện trong điện trường và từ trường

1.2 CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT TÍCH ĐIỆN TRONG ĐIỆN TRƯỜNG

VÀ TỪ TRƯỜNG

Nguyên lý chung của máy gia tốc dựa trên sự tương tác của hạt tích điện với điện từ trường Để làm sáng tỏ hơn chúng ta sẽ xem xét sự chuyển động của các hạt tích trong điện từ trường Cũng cần phải nhấn mạnh rằng loại chuyển động này là đối tượng của một ngành mới của Vật lý học hiện đại -quang học điện tử và ion trong đó nó được xem xét một cách tỷ mỹ nhằm mục đích ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật đo đạc, gia tốc hạt và tách đồng vị

Nghiên cứu tương tác giữa điện trường và từ trường với các hạt tích điện cho phép chúng ta điều khiển được chúng tức là thay đổi được lực và

hướng chuyển động của chúng _⁄

4.2.4 CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT-TÍCH ĐIỆN TRONG ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

ĐỒNG NHẤT

Khi một hạt tích điện chuyển động trong điện từ trường sẽ có hai lực tác động đồng thời lên nó Lực thứ nhất là lực điện trường eE, còn lực thứ hai là lực Lawrence e/c [vH] Phương trình mô tả chuyển động của hạt được

biểu diễn như sau:

trong đó: F - lực chung tác dụng lên hạt;

E-vectơ điện trường;

Song song với Vectơ từ trường,

Phương trình(1.1) là phương trình vectơ có thể phân ra thành ba phương trình vô hướng mô tả chuyển động của hạt theo các hương tương ứng

Chúng ta sẽ xem xét các trường hợp riêng của chuyển động

1.2.1.1 Chuyển động của hạt tích điện trong điện trường đồng nhất

1 Trong điện trường dọc đồng nhát

Trên hình 1.I biểu điễn chuyển động của hạt tích điện trong điện trường dọc Từ phương trình (1.1)

Khi không có mặt của từ trường H=0, _ &, +

2 Hinh 1.1 Chuyén déng cua hat

m =eE (1.3) tích điện trong điện trường

Nhân hai vế của phương trình (1.4) với v ta có:

dt Nhung:

2 Trong điện trường ngang đồng nhất

Chúng ta hãy xem xét chuyển động của hạt tích điện trong một điện trường ngang đồng nhất tạo ra từ một tụ điện phẳng (xem hình 1.2)

Hình 1.2 Chuyển động của hạt tích điện trong điện trường ngang đồng nhất Chúng ta hãy lấy hệ toạ độ như trên hình vẽ Hãy giả thiết rằng phóng một chùm hạt tích điện với tốc độ ban đầu như nhau vụ theo trục hoành Ox chúng sẽ bị lệch đi và có thể được quan sát trên một màn ảnh phù hợp đặt trên khoảng cách j giữa màn và tụ điện Bài toán đặt ra là hãy tìm độ lệch yg

mà chùm hạt nhận được trên màn dưới tác dụng của điện trường Ta biết rằng nếu khe hở giữa hai tấm của tụ điện phẳng nhỏ hơn rất nhiều so với độ dài / thì các hiệu ứng biên có thể bỏ qua và có thể xem điện trường giữa các tấm của tụ là đồng nhất va ta cé E, = E, = 0, Ey = E Trong trường hợp này phương trình chuyển động của một hạt là:

2

mì =0 4?

Phương trình thứ hai của hệ (1.13) sau khi nhân cả hai vế của nó với

dx có thé viet dudi dang:

dt \ dt m hoac:

Biểu thức (1.24) chỉ ra rằng quỹ đạo của hạt tích điện trong điện trường ngang đồng nhất là một hình parabol Từ hình 1.2 ta thấy rằng độ lệch cần tìm trên màn bằng tổng hai đoạn thẳng yụ và a:

1.2.1.2 Chuyển động của hạt tích điện trong từ trường đồng nhất

Ta xét hai trường hợp đơn giản nhất thường được sử dụng trong các thí nghiệm

1 Trong từ trường đồng nhất, tiết diện hình tròn

Giả sử hạt chuyển động vuông góc với các đường sức (xem hình 1.3) Các đường sức trong hình vẽ vuông góc với mặt giấy Theo định luật Lawrence phương trình chuyển động của hại tại H, = H, = 0, Hy =HÀ:

phương trình thứ ba Trong trường hợp từ trường yếu (độ lệch của hạt nhỏ) với một phép gần đúng ta có thể cho rằng thành phần v, của tốc độ là không đổi trong toàn bộ thời gian và bằng vạ- tốc độ ban đầu Tất nhiên phép gần đúng tương tự sẽ không có hiệu lực ở những độ lệch qua lớn

Néu ching ta dat x' = L ( khoảng cách từ đầu hệ toạ độ đến màn ) chúng ta sẽ có độ lệch trên màn là:

Để thực hiện việc tích phân biểu thức (1.37) cần chú ý rằng:

a Từ trường không kéo dài đến màn mà được giới hạn trong một đường tròn có đường kính d

b Theo giả thiết thì độ lệch rất nhỏ

Khi phân chia tích phân cuối cùng ra hai tích phân từ 0 đến d và từ d đến L chúng ta nhận được:

e Zea =

mev,

Công thức (1.40) có dạng giống như công thức (1.28) về độ lệch của hạt trong điện trường ngang đồng nhất chỉ khác ở chỗ mẫu số thay bằng my,? là mv„c còn ở tử số thay bằng E là H Sự hiện có của c trong (1.40) phụ thuộc vào việc lựa chọn đơn vị Nếu sử dụng hệ đơn vị điện từ công thức (:.40) sẽ có dang:

2 Trong từ trường ngang đồng nhất

Ta hãy xem xét trường hợp riêng khác khi không có điện trường nhưng

có từ trường Giả sử hạt có tốc độ ban đầu là v„ rơi vào một từ trường có cường độ là H Chúng ta xem từ trường này là đồng nhất và ngang vì có hướng vuông góc với tốc độ v„( xem hình 1.4) chúng ta có thể làm sáng tỏ những đặc trưng cơ bản của chuyển động trong từ trường này mà không cần phải giải đầy đủ phương trình chuyển động

Hình 1.4 Chuyển động của hạt tích điện trong từ trường ngang đồng nhất Trước hết chúng ta chú ý rằng lực Lawrence tác dụng lên hạt luôn luôn vuông góc với tốc độ chuyển động của hạt và các đường sức của từ trường Điều đó có nghĩa là công của lực Lawrence luôn luôn bằng 0 Vì vậy giá trị tuyệt đối của tốc độ hạt, cũng có nghĩa là năng lượng của hạt không thay

đổi khi chuyển động Bởi vì tốc độ vụ của hạt không thay đổi nên độ lớn của

luc Lawrence F = (e/c)vH khéng thay d6i Luc nay nhu da ndi 1A vuéng géc với hướng chuyển động và là lực hướng tâm (theo co hoc) Nhưng chuyển động dưới tác dụng của một lực hướng tâm không đổi có quỹ đạo là một

đường tròn được xác định bằng điều kiện:

2

2 c

m

Và vì vậy ta có bán kính là:

(ays e/m H (1.45) Chuyển động tròn của hạt tích điện trong từ trường đồng nhất có đặc điểm rất quan trọng là thời gian chúng chuyển động trong l vòng tròn không phụ thuộc vào năng lượng của hạt

Như vậy đối với mỗi loại hạt chu kỳ và tần số chỉ phụ thuộc vào độ lớn của cường độ từ trường, Đặc điểm quan trọng này có vai trò rất to lớn mà chúng ta sẽ quan tâm đến sau này khi đề cập cụ thể đến máy gia tốc

Trên đây chúng ta giả thiết rằng hướng của tốc độ ban đầu vuông góc với hướng của từ trường Hoàn toàn không khó khăn để luận giải về đặc trưng của chuyển động nếu tốc độ ban đầu của hạt tạo thành một góc œ bất

kỳ với từ trường (xem hình 1.5)

sẽ chuyển động theo quán tính, chuyển động đều với tốc độ vị = vụ cosơ Kết quả của việc tổng hợp hai chuyển động là hạt sẽ chuyển động theo một

hình soắn (xem hình 1.5) có bước là:

Tóm lại thông qua sự tương tác giữa điện từ trường và hạt tích điện

chúng ta đồng thời có thể vừa gia tốc hạt vừa có thể điều khiển hướng

chuyển động của hạt Đó chính là nguyên lý chung và là cơ sở của nguyên

lý hoạt động của các loại máy gia tốc

1.3 PHAN LOẠI MAY GIA TOC

Chúng ta có thể phân chia máy gia tốc theo các loại khác nhau dựa trên các loại hạt được gia tốc, quỹ đạo của hạt được gia tốc, tính chất của điện, từ trường gia tốc hoặc năng lượng mà hạt được gia tốc

1.3.1 PHÂN LOẠI MÁY GIA TỐC THEO LOẠI HẠT

Không phải máy gia tốc nào cũng có thể gia tốc các hạt có khối lượng khác nhau Theo định luật của Anhstanh khối lượng của hạt phụ thuộc vào năng lượng Khi năng lượng tăng sẽ dẫn đến khối lượng tăng do đó thời gian hạt đi được một vòng trong máy gia tốc tăng lên làm mất đồng bộ với điện trường gia tốc Điều này thể hiện rõ nhất đối với các hạt nhẹ Do đó sẽ có loại máy chỉ gia tốc được hạt nặng hoặc chỉ gia tốc được hạt nhẹ

1 Máy gia tốc hạt nặng: ví dụ các hạt proton, detơri, anpha và ion nặng được gia tốc bằng các máy gia tốc Cyclotron, Walton-Cockroft, Van

De Graaff, máy gia tốc thẳng, Synchrotron, Phasotron và Synchrophasotron

2 Máy gia tốc hạt nhẹ: Hạt được gia tốc là điện tử gia tốc bằng máy gia tốc thẳng Betatron, Microtron, Synchrotron; Phasotron và Synchrophasotron

3 Máy gia tốc cả hạt nặng lần nhẹ: Walton-Cockroft, Van De Graaff

và máy gia tốc thẳng

1.3.2 PHAN LOAI THEO QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA HẠT

Trong quá trình được gia tốc hạt có thể chuyển động theo quỹ đạo thẳng hoặc quỹ đạo tròn Trên cơ sở tính chất của quỹ đạo người ta phân ra các loại máy gia tốc như:

1 Máy gia tốc quỹ đạo thẳng

Bao gồm các máy gia tốc Walton-Cockroft, Van De Graaff và máy gia

tốc thẳng

2 Máy gia tốc quỹ đạo tròn

Bao gồm Cyclotron, Phasotron (trong các máy gia tốc này hạt chuyển động theo đường xoáy trôn ốc từ tâm ra ngoài với bán kính ngày càng tăng), Synchorotron, Synchrophasotron (trong các máy gia tốc này hạt chuyển động theo quỹ đạo tròn có bán kính không đổi) và Microtron (trong máy gia tốc này hạt chuyển động theo các đường tròn có bán kính ngày càng tăng và luôn luôn tiếp xúc với nhau tại một điểm)

1.3.3 PHÂN LOẠI THEO TÍNH CHẤT TRƯỜNG GIA TỐC

Trong các máy gia tốc như ta sẽ thấy các hạt có thể được gia tốc nhờ vào điện trường một chiêu, điện trường biến thiên hoặc từ trường biến thiên

Vì vậy ta có phân loại máy gia tốc như sau:

1 Máy gia tốc tĩnh điện ( điện trường một chiêu }:

Bao gồm các máy gia tốc Walton-Cockroft, Van De Graaff và Tandem Van De Graaff

2 Máy gia tốc điện trường xoay chiều:

Bao gồm Syclotron, Synchrotron, Phasotron, Synchrophasotron, Microtron và máy gia tốc thẳng Điều đáng chú ý là trong các máy gia tốc này hạt được gia tốc nhờ vào sự cộng hưởng giữa điện trường gia tốc và sự chuyển động của hạt

3 Máy gia tốc từ trường biến thiên:

Đó là máy gia tốc điện tử betatron Trong máy gia tốc này điện tử được gia tốc không phải nhờ điện trường biến thiên mà từ trường có từ thông biến thiên

1.3.4 PHÂN LOẠI THEO NĂNG LƯỢNG CỦA HẠT ĐƯỢC GIA TỐC:

Các máy gia tốc có thể gia tốc hạt đến những năng lượng giới hạn khác nhau Trên cơ sở năng lượng của hạt được gia tốc chúng ta có thể phân loại

máy gia tốc như sau:

1 Máy gia tốc không tương đối tính:

Bao gồm các máy gia tốc chỉ đưa năng lượng hạt lên đến những giá trị

mà tại đó tốc độ của nó nhỏ hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng (hoặc khối lượng của hạt không lớn hơn nhiều so với khối lượng dừng) Ví dụ: máy gia tốc Walton-Cockroft, Van De Graaff và Cyclotron

2 Máy gia tốc tương đối tính:

Bao gồm các máy gia tốc trong đó tốc độ của hạt lên đến gần tốc độ ánh sáng Ví dụ: Máy gia tốc thẳng, betatron, Synchrotron, Phasotron, Synchrophasotron, Microtron Trong nhiều trường hợp người ta còn gọi các

máy này là siêu tương đối tính vì tốc độ của hạt rất gần với tốc độ ánh sáng

về máy gia tốc và ứng dụng của chúng Nội dung của các chương này được trình bày dựa trên cách phân loại máy gia tốc theo dạng quỹ đạo

2.1 MAY GIA TOC WALTON- COCKROFT

Năm 1932 Walton va Cockroft đã thành công trong việc biến đổi hạt

nhân bên thành hạt nhân phóng xạ bằng phản ứng hạt nhân với proton Để gia tốc proton đến năng lượng cân thiết hai ông đã dùng phương pháp gia tốc điện trường bằng một sơ đồ nối tiếp các tụ điện để tạo ra điện thể cao Như chúng ta đã biết chuyển động trong điện trường hạt tích điện thu được một động năng bằng tích của độ lớn điện tích và hiệu điện thế Vì vậy nếu chúng ta muốn cung cấp cho điện tử hoặc proton một nãng lượng hàng trăm nghìn eV thì trước hết chúng ta phải tạo ra một điện trường với hiệu điện thế lớn như vậy Song điều đó chưa đủ mà cần phải đưa vào điện trường các proton-các ion dương của nguyên tử Hydro Hơn thế nữa phải làm thế nào cho các proton đưa vào điện trường có thể tự do chuyển động không bị cản trở để thu được động nãng mong muốn

Bởi vì khi chuyển động trong không khí các hạt tích điện liên tục và chạm với các phân tử của các chất khí và bị mất năng lượng Vì vậy cần thiết phải tạo ra điện trường không phải trong không khí mà trong chân không cao Đó là một việc không phải đơn giản

Trong thực tế người ta có thể chế tạo các biến thế có điện áp vài trăm ngàn Vôn Cũng có những thiết bị đặc biệt cho điện thế 1 triệu Vôn, song

những thiết bị này không thể dùng để gia tốc Vấn để là ở chỗ biến thế cho điện áp xoay chiều còn việc gia tốc lại cần điện thế một chiều Để có thể biến điện áp xoay chiều thành điện ấp một chiều cần có các tụ điện chịu được điện áp cần thiết và các chỉnh lưu giữ được điện áp gấp đôi tức là khoảng một triệu Vôn

Khó khăn lớn thứ hai là cần phải có điện thế cao trong chân không Người ta có thể tạo ra các chân không cao và điện trường trong đó Ví dụ ống Rơnghen là dụng cụ như vậy Nó bao gồm một ống thuỷ tỉnh được hút không khí xuống áp suất rất thấp và hai đầu được hàn hai cực của cao ấp Khi điện trường càng cao thì ống chân không càng dài Tuy nhiên việc tăng

độ dài của ống cũng chỉ có hiệu quả đến một giới hạn nào đó, ví dụ đến vài trăm ngàn Vôn Bất kỳ một sự tăng chiều dài nào của ống cũng không thể vượt qua giới hạn đó

Để có được thế gia tốc cần thiết Walton và Cocroft cần phải giải hai

bài toán- tạo ra điện trường một chiéu tit 600.000 - 800.000 Von và đưa điện

áp đó vào ống chân không Hai ông đã lý luận như sau: Nếu như không cần thiết phải đưa một điện trường cao hơn hai trăm kVW vào ống cao áp thì chúng ta cũng sẽ không đòi hỏi “điều không thể có đó” Chúng ta sẽ tạo ra giữa các điện cực một hiệu điện thế chỉ là 200 kV Đo vậy để có hiệu điện thế như ở trên thì thay vào việc dùng một đôi (2 cực ) ta sẽ dùng nhiều hơn

ví dụ 5 đôi Nếu giữa điện cực thứ nhất và điện cực thứ hai được tạo nên một điện thế 200 kV, giữa các điện cực thứ hai và thứ ba, thứ ba và thứ bốn, bốn

và năm đều theo 200 kV, thì hiệu điện thế giữa cực thứ nhất và thứ năm sẽ

là 800 kV Một điều cần thiết phải làm trong đó là tạo khả năng cho các ion cần gia tốc đi qua các cực của điện trường này đến điện trường khác Điều

đó thực ra là không phức

như vậy thì giữa tâm các Lối vào lon Hydrd

đồ nguyên lý của ống gia 4 F†

hình trụ thuỷ tỉnh nối liên tT

a ” ay mạ mạ * Bom chân không «—

các đôi điện cực Việc nối Bia

sơ đồ phần gia tốc của thiết bị Walion-Cocroft

Giả thiết rằng trong sự sắp xếp của chúng ta có máy biến thế T với điện áp 200 kV Bằng chỉnh lưu K ta tích điện cho tụ điện C°, đến điện áp

đó Chúng ta nối gián tiếp tụ điện này với các tụ điện bổ sung C’;, C’;, Cụ

và ngoài ra chúng ta lập một nhóm các tụ điện mắc nối tiếp C;, C;, C; mà

mdi tu dién trong dé cé dién ap 200 kV Nhém cac tu dién C’,, C4, C3, Cy

có thể nối với nhóm các tu dién C,, C,, C, bang mét cong tac đóng mở Công tắc có thể nằm ở hai vị trí Ở vị trí thứ nhất B, được nối với D,, B; với

D,, B, véi D,, B, véi D,, B, voi D, Ở vị trí thứ hai B, được nối với D,, B; với D,, B; với D;, B, với Dạ, B¿ với D, Những vị trí này của công tắc được ký hiệu trên hình 2.2 bang những đường khác nhau Vị trí thứ nhất- các đường liên, vị trí thứ hai-các đường chấm Điều gì sẽ xảy ra khi cho các công tắc đóng mở này hoạt động?

tụ C¡ phóng đi một nửa Trên nó cũng như trên C”; bây giờ hiệu điện thế là

100 kV Ta lại chuyển công tắc về vị trí ban đầu Tụ điện C, lại được nối với

tụ C', và lại được tích đến 200 kV Đồng thời vơi việc đó là C; cũng được tích điện vì tại vị trí này của công tắc C, được nối song song với C'; Tụ C; sẽ

phóng điện xuống 50 kV, còn C; tích đến 50 kV Chúng ta lại đưa công tắc về

vị trí thứ hai Tụ €, lại nối với tụ C'; Thế trên hai tụ được cân bằng Trên C1

đã có thế 200 kV cồn trên C”; - 50 kV Điều đó có nghĩa rằng trên mỗi tụ C,

và C’, sẽ có thế 125 kV Ngoài ra tụ C”; được tích điện từng phần vì nó được nối với tụ C; Tụ C°; được tích đến 25 kV Tiếp tục quá trình đóng ngất mạch như vậy chúng ta sẽ thấy rằng dần dần tất cả các tụ C°;,C';,C', sẽ được tích đến 200 kV và trên các đầu A;,A+ hiệu điện thế là 800 kV Bằng cách như vậy

có thể nhận được điện thế đòi hỏi Hơn thế nữa điện thế cao này được chía ra thành nhiều phần mà mỗi phần là 200 kV Điều đó đặc biệt quan trọng đối với hoạt động của ống gia tốc bởi vì mỗi điện cực chỉ có thể đặt một hiệu điện thế cho phép không quá cao Trong thiết bị gia tốc này công tắc đóng ngắt bằng cơ khí không tồn tại Bài toán này được thực hiện với sự giúp đỡ của một hệ các chỉnh lưu hoạt động tương tự như công tắc đóng ngắt cơ khí

Thiét bi gia toc Walton va Cockroft dugc thé hiện trên hình 2.3

Trên hình 2.4 thể hiện ống gia tốc của Krein

|

Hình 2.4 Ống gia tốc của Krein xây dựng theo nguyên lý của Walton Cockroft

2.2 MAY GIA TOC VAN DE GRAAFF

Ta hay tưởng tượng có một quả cầu cách điện và đặt ra bài toán là làm thế nào để có thể tích điện với thế càng cao càng tốt

Đằng cách dùng một thanh có đâu đã tích điện tiếp xúc với hình cầu nhiều lần ta có thể tăng điện tích của quả cầu và cũng tăng điện thế của nó Song có lúc chúng ta sẽ đạt đến một giới hạn nào đó Một trong những nguyên nhân quan trọng nhất hạn chế việc tích điện của quả cầu là trong thực tế quả cầu không hoàn toàn được cách điện và trong thời gian giữa hai lần truyền điện tích cho quả cai một phần điện tích bị rò rỉ Cách tốt nhất là

phải liên tục tích điện cho quả cầu Mặt khác phải giảm bớt khả năng bị rò

rỉ điện của quả cầu Sự rò rỉ này do hai nguyên nhân Thứ nhất, điện tích chạy theo phần cách điện để gắn quả cầu Thứ hai là điện tích chạy ra ngoài theo không khí Độ rò rỉ điện càng lớn khi điện thế càng cao Từ lâu người

ta đã khẳng định một điều là độ rò rỉ của điện tích qua không khí phụ thuộc vao kích thước quả cầu và trạng thái bẻ mặt của nó Bán kính quả cầu càng lớn thì độ rò rỉ càng nhỏ Bề mặt không nhắn của quả cầu cũng làm tăng độ

rò rỏ Biết được những điều đó có thể đưa ra những đời hỏi cần thiết nhằm làm cho việc tích điện của quả cầu đạt điện thế cao hơn Trước hết phải chọn quả cầu có độ dẫn điện, độ nhắn cao, kích thước lớn với bán kính vài mét

Máy tĩnh điện dựa trên nguyên tắc trên được biết đến từ lâu, nhưng điện thế chỉ đạt đến vài trăm nghìn Vôn Người đầu tiên xây dựng thành công máy gia tốc tĩnh điện có điện thế trên một triệu vôn là Van De Graaff

Sơ đồ của loại thiết bị này được thể hiện ở hình 2.5

Với sự giúp đỡ của biến thế T tạo ra điện thế một vài chục nghìn Vôn Qua mũi nhọn O điện tích được truyền lên băng tải A Để có điện một chiều

ta nối bộ phận chỉnh lưu K và để cân bằng điện thế ta lắp thêm tụ C Để tích điện liên tục băng tải A được chuyển động liên tục trên trục P Qua mũi nhọn D điện tích được chuyển từ băng tải A sang quả cầu B

"Trên hình 2.6 là máy tĩnh điện nhỏ đường kính 2 mét Loại máy này có

thể gia tốc hạt đến năng lượng 1,5 MeV

Hình 2.6 Máy gia tốc tính điện loại nhỏ đường kính 2 m

Trên hình 2.7 là một gia tốc tĩnh điện khác cấu tạo từ hai quả cầu trong

đó một tích điện dương và một tích điện âm Đường kính mỗi quả cầu là

khoảng 4,5m Điện thế

giữa chúng lên tới 5

triệu vôn do vậy để sử

dụng máy gia tốc này

người ta cho máy

gia tốc tĩnh điện vào

tốc cũng được đặt trong vỏ bọc này Trên hình 2.9 là sơ đồ máy gia tốc lại này, còn trên hình 2.10 là phần bên trong của nó Loại máy này với độ dài khoảng 9,5 mét có thể gia tốc hat dén 2,5 MeV

Bang tai tích điện

ống gia tốc

Thủy tinh cách điện

Hình 2.9 Máy gia tốc tĩnh điện đặt trong vỏ chứa khí trợ

Một sự hoàn thiện của máy gia tốc Van De Graaf là Tandem

Hình 2.10 Phần bên trong của máy gia tốc tĩnh điện vỏ bọc

Trong Tandem được sử dụng hiện tượng tái tích điện của lon Ví dụ các ion âm H' được gia tốc theo hướng điện cực dương có điện thế cao Tại điện cực đó chúng đi qua một màng mỏng nơi mà rất nhiều trong số chúng

bi mất hai điện tử và trở thành proton tích điện dương H* Những proton này lại bị điện cực đẩy tức là chúng lại được gia tốc một lần nữa Kết quả là nhận được dòng hạt có nãng lượng gấp đôi Có những Tandem trong đó việc tái tích điện không phải chỉ xảy ra một lần và cho proton năng lượng đến 20 MeV hoặc thậm chí lớn hơn

2.3 MAY GIA TOC THANG

Trên đây chúng ta vừa xem xét hai loại máy gia tốc là Walton- Cockroff va Van De Graaff Trong cả hai loại này các hạt tích điện được gia tốc nhờ điện trường không đổi có điện thế cao và quỹ đạo của hạt là

đường thẳng khi chuyển động trong điện trường Trong phần này chúng ta

sẽ xem xét một loại máy gia tốc khác mà trong đó quỹ đạo của các hạt tích điện được gia tốc cũng là đường thẳng Nhưng điều khác cơ bản là các hạt được gia tốc không phải bằng điện trường không đổi mà là điện trường xoay chiều

Như chúng ta đã biết việc sử dụng các hạt gia tốc chỉ đến 2-3 MeV không thể giải quyết được những vấn đề liên quan đến hạt nhân nguyên tử Điều cần thiết là phải gia tốc hạt lên đến 5-10 MeV và cao hơn nữa Việc chế tạo các thiết bị có điện thế cao dén 10 MeV néu 1a bài toán không thực hiện được do những khó khăn to lớn vẻ kỹ thuật thì hiển nhiên là phải tìm biện pháp để giải bài toán theo một khả năng đơn giản hơn

Khả năng thứ nhất được Lawritson và Sloan đẻ ra Để gia tốc hạt họ không sử dụng điện trường một chiều mà dùng xoay chiều.Tất nhiên người

đọc có thể nghỉ ngờ phải chăng điện trường xoay chiều có thể gia tốc được

các hạt Trong trường hợp này điện trường thay đổi hướng của lực điện trường theo chu kỳ Trong khoảng thời gian khi hướng của lực điện trường trùng với hướng chuyển động của hạt thì hạt được gia tốc, còn trong khoảng

3- MỚT

thời gian khác khi hướng của lực điện trường thay đổi ngược với hướng chuyển động thì hạt bị hãm lại Nếu như thời gian hạt được gia tốc cũng bằng thời gian hạt bị hãm lại thì liệu trong quá trình này nó có thể có khả năng để nhận được một năng lượng đáng kể không Chính vì lý do đó mà để gia tốc các hạt tích điện các nhà vật lý ngay từ đầu đã có thiên hướng tạo ra các điện trường một chiều

Song người ta đã tìm ra được biện pháp gia tốc hạt trong điện trường xoay chiều Giả thiết rằng giữa các cực À và B được tạo ra một điện trường xoay chiều (xem hình 2.11)

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý máy gia tốc thẳng

Ta đặt vào giữa các cực này một loạt ống hình trụ được ký hiệu là C,,C,,C;, Cy va C; Giữa các ống này cũng như giữa chúng và các điện cực

A, B được tạo ra điện trường xoay chiều như giữa A và B Để được như vậy các ống C¡,C; và C¿ được nối với điện cực B, còn các ống C, va C, với điện cuc A,

Két qua la gitta A va C,, C, va C, ,C, va C, cd cting mot hiéu điện thế, đồng thời cũng như giữa C, và C;, C¡ và C¿ điện thế có chiều ngược nhau Điều đó có nghĩa là nếu một hạt được gia tốc trong không gian giữa A và C¡ thì trong không gian giữa C; và C; hạt này sẽ bị điện trường hãm lại Cũng xảy ra như vậy nếu hạt đó đi qua khoảng C,-C; và A-C, trong cùng một thời

điểm Song tốc độ của hạt tuy rất lớn nhưng vẫn có giới hạn do đó để đi qua được ống C, hạt cần mất một thời gian nhất định nào đó và trong thời gian này hạt không được gia tốc Nhưng vì các điện cực không phải nối với điện trường một chiều mà xoay chiều nên trong thời gian hạt đi trong ống C, điện trường giữa C¡ và C; thay đổi Độ dài của ống C¡ có thể chế tạo khác nhau và hiển nhiên có thể chọn sao cho điện trường giữa C, và C; không hãm mà gia tốc hạt

Tiếp theo chúng ta giả thiết là trong thời điểm khi điện trường hướng

từ A đến B (tức là điện thế ở cực A cao hơn ở cực B) và có giá trị cực đại thì

từ điện cực A sẽ bay ra các hạt tích điện dương Dưới tác dụng của điện trường hạt chuyển động từ A sang B và được gia tốc Khi hạt đến ống C, nd thu được năng lượng bằng eU, trong đó e là điện tích của hạt, còn U là hiệu điện thế giữa A và C, Khi hạt đi vào bên trong ống, điện trường sẽ đình chỉ tác động lên nó và nó sẽ chuyển động với tốc độ ổn định Trong thời gian đó thì trong khi hạt chuyển động trong ống C, điện trường sẽ thay đổi, hiệu điện thế giữa A và C¡ sẽ giảm đến O, sau đó đổi dấu nghĩa là thế ở điện cực C¡ trở thành lớn hơn thế ở điện cực A Chúng ta sẽ chọn độ dài của ống C, sao cho tại thời điểm khi mà hiệu điện thế giữa A và C, đạt đến giá trị âm lớn nhất thì các hạt chuyển động đến điểm cuối vùng của ống C¡ Sau ống

C, được lắp đặt ống C; gắn với điện cực A sao cho điện thế ở điện cực A và ống C; là như nhau trong mọi thời điểm

Bởi vì trong thời điểm mô tả tức là khi hạt chuyển động vào không gian giữa các ống, thế năng của điện cực B sẽ lớn hơn thế năng của điện cực

A thì hạt trên đường từ C, đến C; lại được gia tốc và thu được năng lượng bổ sung là eU Bằng cách như vậy khi hạt đi vào ống C, (noi không có điện trường) nó sẽ có năng lượng bổ sung là 2eU

Tiếp theo trong quá trình chuyển động của hạt trong ống C; điện trường giữa các ống và điện cực sẽ tiếp tục thay đổi

Hiệu điện thế lại thay đổi dấu, thế của các ống C; và C¿ lại trở nên lớn hơn thế của cực B và các ống C¡, C

Chúng ta sẽ lựa chọn độ dài của ống C; sao cho vào thời điểm khi hiệu điện thế giữa A và B đạt đến giá trị cực đại hạt có thể đi được đến cuối ống C, Nếu sau ống C; ta đặt ống mới C có cùng điện thế với điện cực B thì trên đường đi giữa C; và C¡ hạt lại được gia tốc tức là trong thời điểm đó thế của điện cực C; sẽ lớn hơn thế ở điện cực C; Đi qua ống C; và C: nó lại được gia tốc v.v Khi đi vào ống thứ 5 năng lượng của nó sẽ là 5 eU Nếu chúng ta sử dụng không chỉ 5 ống mà nhiều hơn, hơn nữa độ dài của các ống được lựa chọn sao cho mỗi một lần khi điện trường thay đổi dấu hạt chuyển động ở trong ống thì hạt của chúng ta sẽ được gia tốc mỗi lần đị từ ống này sang ống kia Tư tưởng của Lawritson và Sloan nằm trong những vấn đề đã trình bày ở trên Các hạt được gia tốc đi trong không gian giữa các cực (các ống) chỉ khi mà giữa chúng tác động một điện trường cần thiết

để gia tốc về hướng cũng như độ lớn Trong toàn bộ thời gian còn lại hạt được gia tốc chuyển động trong các ống nơi mà chúng được bảo vệ khỏi tác dụng của điện trường và không bị mất năng lượng

Chúng ta có thể dé dang dé suy luận cần phải thay đổi độ dài của các ống như thế nào để trong thời gian hạt chuyển động trong ống điện trường

thay đổi từ một giá trị cực đại này sang một giá trị cực đại khác, ngược

hướng Để bảo đảm cho việc gia tốc hạt được thực hiện đồng bộ khi chuyển động trong các ống thì thời gian chúng chuyển động trong từng ống phải bằng nhau Điều đó đòi hỏi độ dài các ống phải tăng dần vì năng lượng và tốc độ tăng dần Thời gian hạt được gia tốc đi trong các ống là :

Vị V2 ¥3 Mặt khác ta có :

Nếu như trong máy gia tốc ta có n + 1 điện cực thì năng lượng hạt

thu được khi chuyển động từ cực thứ nhất đến cực (n+1) là neUz

Như vậy có thể nói rằng nếu ta có một hệ thống gồm một lượng lớn điện cực kích thước phù hợp thì với sự giúp đỡ của một hiệu điện thế U nhỏ chúng ta có khả năng cung cấp cho hạt một năng lượng rất lớn

Phương pháp này đã được Lawrence sử dụng Ông đã thành công nhờ sự giúp đỡ của một hệ bao gồm 31 điện cực trên đó đặt một hiệu điện thế bằng 42000 V đã gia tốc được ion Hg đến năng lượng 1.260.000 eV,

Nguyên lý trên được đề ra để gia tốc lon nặng không thích hợp đối với điện tử vì điện tử là các hạt rất nhẹ nên rất nhanh chóng đạt đến tốc độ ánh sáng khi năng lượng vẫn còn tương đối thấp (ví dụ tốc độ của điện tử đạt 99% tốc độ ánh sáng ở năng lượng 2,5 MeV), do đó cần phải có nguồn phát siêu cao tần hoặc phải tăng độ dài các ống tới một kích thước lớn đến mức không thực tế Như vậy để gia tốc điện tử trước hết phải dùng nguồn điện áp gia tốc có tần số siêu cao tần (vi sóng) Có thể chia máy gia tốc điện

tử thẳng thành hai loại là loại sóng chạy và sóng đứng

Trong loại gia tốc sóng chạy các điện tử được bản ra từ một dây đốt (còn gọi là súng điện tử) được đưa vào ống dẫn sóng Các điện tử chịu tác dụng của sóng siêu cao tần trong đó thành phần điện trường gia tốc chạy đọc theo trục của ống dẫn sóng Năng lượng mà chúng đạt được là bằng tích

cEd của điện tích e, cường độ điện trường E và độ dài quãng chạy d có tác dụng của điện trường Ở đây việc gia tốc điện tử đến những năng lượng rất cao là do các điện tử “cưỡi” lên sóng điện từ tần số cao chạy trong ống gia tốc hình trụ nhắn làm bằng kim loại Các điện tử được phát ra thành chùm dưới dạng xung có độ đài thời gian là vài micro giây ở tần số vài trăm xung trong một giây Việc thiết kế được thực hiện sao cho trong ống dẫn sóng tốc

độ của điện tử và tốc độ pha của vi sóng là bằng nhau để các điện tử có thể

liên tục nhận được năng lượng từ điện trường vi sóng

Trong loại gia tốc thẳng sóng đứng việc gia tốc dựa trên nguyên tắc tạo sóng đứng do sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ

Phương trình sóng tới là E¡ = Eạ sin(œ t— kx)

Phương trình sóng phản xạ (chậm pha) là E¿ = Eu sin(@ t + kx ~ @}) ởđây E, - biên độ sóng;

@- tan sé;

k -số sóng;

x - quãng đường truyền sóng;

@ - pha của sóng phản xạ

Tại các điểm giao thoa ta có:

E=E, +E, =E,[sin@t—kx)+sin(@@t—kx-—@)=2E, coskx-@/2)sin(@t ~0/2) Song téng hop cé bién dé 2E, cos(kx—-@/2) Gid tri bién dé cuc dai

2E, đạt được tại những điểm ứng với kx—-@/2=nx Như vậy tại một số điểm sóng tổng hợp có biên độ tăng gấp đôi, còn tại một số điểm khác biên

độ bằng 0 Do đó sử dụng sóng đứng sẽ tăng điện trường gia tốc lên gấp đôi Các máy gia tốc sóng đứng cho năng lượng gia tốc cao hơn so với loại sóng chạy có cùng kích thước Trên thực tế để tạo ra sóng đứng người ta dùng các

hốc đặt bên hông của ống dẫn sóng để tạo độ lệch pha 180” giữa các hốc Trên hình 2.12 là sơ đồ một máy gia tốc sử dụng sóng chạy Bia mà các điện tử đập vào để tạo ra tia X được lắp ở phía đối diện của sóng điện

tử, nằm trên trục của ống dẫn sóng Trong quá trình gia tốc dòng điện tử thường được tái hội tụ bằng một hệ các cuộn dây trước khi các điện tử đập

vào bia sao cho chúng không tạo với bia một góc vuông mà thành một nón hội tụ để làm rộng chùm tia X nhằm tăng kích thước trường chiếu hiệu dụng

Magnetron

TUT, cite sé cao tan

Bam chan khang Các cuộn day hội tụ N

magnetron là cỡ 10, còn của Klystron là cỡ 105- 10”

Tần số của nguồn điện thế xoay chiều theo tính toán phải rất cao cỡ hang chuc MHz Người ta sử dụng máy gia tốc thẳng để gia tốc điện tử cũng như proton Có những máy loại này với công suất lớn để gia tốc điện tử lên đến năng lượng 1000 MeV (1 GcV) hoặc cao hơn nữa Máy gia tốc này tao thành từ các phần dài 3 mét và tổng độ dài lên đến 66 mét Mỗi phần là một máy cộng hưởng đối với sóng vô tuyến trong đó thay bằng sóng đứng là các cực đai và cực tiểu của điện trường chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng Các điện tử được bất bởi các sóng chuyển động và dần dần tăng năng lượng của mình Máy phát sóng cho tần số 3 10? Hz và công suất của

nó đạt 10” W đối với các xung có thời gian1-2HÒ s Máy gia tốc này làm việc theo chế độ xung với tần số lặp là 60 xung/s và được sử dụng để nghiên cứu tương tác giữa điện tử và proton