서언
입자가속기
전하를 띤 입자들을 인위적으로 가속시키는 장치
-대부분 양성자와 전자 그리고 반입자이며 중양자, 알파입자 그리고 무거운 이온 등을 가속시킨다.
입자 가속기의 필요성과 연구 배경
-1920년대 이전의 핵물리학과 입자물리학에서는 입자빔의 발생원으로써
자연적으로 존재하는 방사성 동위원소의 알파 입자나 우주선을 이용하였다.
-알파 입자의 발생 에너지는 ~10MeV의 한계가 있고 우주선은 위치나 발생 빈도를 예측하기 어렵다.
(둘다 핵물리학과 입자물리학의 체계적인 연구에 부적절하며 입자 가속기에 대한 연구가 1930년 초부터 시작되었다.)
초기 입자 가속기
-1930년 Blusch와 Lange는 임자를 가속시기기 위한 전위차를 얻기 위해 번개를 이용하였으나, electrocuted - 중단
-1932년 Cockroft와 Waltone 인공적으로 만든 임자가속기를 이용하여 최초의 핵편한을성공시김
-이 때, 양성자의 가속 에니지는 600keV이다.
-600keV 양성자가 7 Mev의 알파임자보다 핵변환에 더 효과적인 이유는?
리튬 핵 근처에 더 가깝게 접근할 수 있기 때문이다.
코크로프트-왈튼 가속기
코크로프트-월튼 가속기
-1932년 John Cockcroft and Ernest Walton이 처음으로 제작하였다.
-양서자를 가속하여 리튬핵을 분리시키기 위해 만들었다.
-당시에너지는 400keV
코크로프트-왈튼 가속기의 원리
-정류기와 콘덴서의 조합으로 구성된 배전압 정류회로를 이용하여 직류 고전압을 발생시켰다.
현재의 코크로프트-왈튼형 가속기
직류전계의 가속방법으로 직선의 가속궤도를 가지고 가속입자로는 전자,양성자,중양자,알파입자가 있다.
용도로는 입자가속기용 DC전원 핵 연구 의료용 방사선 발생장치이다.
장점으로는 비교적 큰 전류를 얻고 단점으로는 가격이 비싸고 발생에너지의 한계가 2Mev이다.
반 데 그라프 가속기
반 데 그라프 가속기
-1931년 반 데 그라프가 처음으로 제작하였다.
-양성자나 전자와 같은 입자를 가속하기 위해 만들었다.
반 데 그라프 가속기의 부품
-Lower Roller - 나일론에 실리콘 코팅
-Upper Roller - 알루미늄 원통
-Conveyor Belt - 고무
-Motor - 전기 모터 아래쪽 로울러를 돌려준다.
-Collecting Comb - 이빨 모양의 금속 금속 구와 연결.
-Charged Comb - 이빨 모양의 금속 땅과 접지되어 있다.
-Metal Sphere - 금쏙 또는 알루미늄
반 데 그라프 가속기의 원리
- 모터 온 - 아래쪽 로울러 회전 - 벨트 움직임- 위쪽 로울러 회전
-아래쪽 로울러와 벨트 사이 및 위쪽 로울러와 벨트 사이에 마찰에 의해 대전된다.
-위, 아래 로울러와 벨트에 대전된 전하밀도 차이에 의해 아래쪽 로울러와 comb 사이 또는
위쪽 로울러와 comb 사이에 청색 코로나가 발생하여, 결과적으로 아래쪽 comb 및 위쪽 comb에 +전하가 대전
즉, 위쪽 금속구에 있는 전자가 없어져 금속구는 +전하로 대전
-모터가 회전할 수록 금속구에 대전되는 전하는 과도기를 지나 일정한 전하Q로 충전되어 V=Q/C의 전위가 생긴다.
(정전기에 의한 정전형 직류 고전압 발생기, 벨트 기전력)
