Электронное охлаждение

Электронное охлаждение — метод охлаждения пучков тяжёлых заряженных частиц в ускорителях. Метод предложен Г. И. Будкером в 1966 году[1] и впервые продемонстрирован при охлаждении протонов в кольце НАП-М в ИЯФ СОАН СССР, в Новосибирске, в 1974 году.

Цикл работ «Метод электронного охлаждения пучков тяжёлых заряженных частиц» отмечен Государственной премией в 2001 году, (В. В. Пархомчук, Д. В. Пестриков, Р. А. Салимов, А. Н. Скринский, Б. Н. Сухина, Н. С. Диканский, И. Н. Мешков, Г. И. Будкер (посмертно)).

Принцип действияПравить

В отличие от лёгких электронов высоких энергий, для которых синхротронное излучение автоматически обеспечивает радиационное затухание поперечных колебаний в накопительном кольце, тяжёлые частицы практически не излучают. Идея электронного охлаждения заключается в том, чтобы на некотором участке совместить пучок «горячих» ионов с интенсивным пучком очень «холодных» электронов, следующих с точно такой же продольной скоростью. Происходит обмен температур, после чего разогревшийся электронный пучок отводится в коллектор, а ионный пучок взаимодействует на следующем обороте с новым холодным пучком электронов.

 
Установка электронного охлаждения на накопителе тяжёлых ионов LEIR, в ЦЕРН. Постоена в ИЯФ СО РАН.
 
Электронное охлаждение на накопителе вторичных пучков ионов ESR, в GSI, Германия.

ПрименениеПравить

В настоящее время установки электронного охлаждения установлены на ряде накопителей ионов[2][3]:

Накопитель Центр, город, страна Годы работы Охлаждаемые частицы Энергия электронов, МэВ Ток электронного пучка Примечания
НАП-М ИЯФ, Новосибирск, Россия 1974-1984 протоны .. .. ..
ICE ЦЕРН 1979-1980 протоны .. .. ..
Test Ring Фермилаб, США 1979-1980 протоны .. .. ..
МОСОЛ ИЯФ, Новосибирск, Россия 1986-1988 протоны .. .. ..
LEAR ЦЕРН 1987-1996 антипротоны .. .. ..
IUCF cooler Индиана, США 1988-2002 .. .. .. ..
TSR MPI, Гейдельберг, Германия 1988-2012 .. .. .. ..
TARN-II Токийский университет, Япония 1989-2002 .. .. .. ..
CELSIUS Уппсальский университет, Швеция 1989-2005 .. .. .. ..
ESR GSI, Дармштадт, Германия c 1990 редкие ионы .. .. ..
ASTRID Орхусский университет, Дания 1992-2005 .. .. .. ..
CRYRING Стокгольмский университет, Швеция 1992-2009 .. .. .. ..
COSY Юлих, Германия 1993-? .. .. .. ..
SIS18 GSI, Дармштадт, Германия c 1998 тяжёлые ионы .. .. ..
AD ЦЕРН с 1998 антипротоны .. .. ..
HIMAC Тиба, Япония с 2000 ионы C12+ .. .. ..
TSR MPI, Гейдельберг, Германия с 2004 .. .. .. ..
LEIR ЦЕРН с 2005 ионы Pb82+ .. .. ..
Recycler Фермилаб, США 2005-? антипротоны .. .. ..
S-LSR Киото, Япония с 2005 .. .. .. ..
CSRm IMP, Ланьчжоу, Китай с 2005 .. .. .. ..
CSRe IMP, Ланьчжоу, Китай с 2008 .. .. .. ..
COSY Юлих, Германия с 2013 .. .. .. ..
ELENA ЦЕРН с 2018 антипротоны .. .. ..

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

ЛитератураПравить