ПЕРЕЗАРЯ́ДНЫЙ УСКОРИ́ТЕЛЬ

ПЕРЕЗАРЯ́ДНЫЙ УСКОРИ́ТЕЛЬ, элек­тро­ста­ти­че­ский ус­ко­ри­тель, в ко­то­ром ус­ко­ряе­мые ио­ны ме­ня­ют за­ряд (с от­ри­ца­тель­но­го на по­ло­жи­тель­ный). В П. у. по­сле­до­ва­тель­но рас­по­ло­же­ны две ус­ко­ри­тель­ные труб­ки, по­это­му его так­же на­зы­ва­ют тан­де­мом. От­ри­ца­тель­ные од­но­за­ряд­ные ио­ны ус­ко­ря­ют­ся при дви­же­нии в пер­вой ус­ко­ри­тель­ной труб­ке к вы­со­ко­вольт­но­му тер­ми­на­лу с по­ло­жи­тель­ным по­тен­циа­лом, со­став­ляю­щим 1–20 МВ. В вы­со­ко­вольт­ном тер­ми­на­ле ио­ны про­хо­дят га­зо­вую или плё­ноч­ную ми­шень, где те­ря­ют (n+1) элек­трон и пре­вра­ща­ют­ся в ио­ны с по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом +n. Та­кие ио­ны от­тал­ки­ва­ют­ся от об­лас­ти по­ло­жи­тель­но­го по­тен­циа­ла и, по­втор­но про­ле­тая ус­ко­ряю­щее на­пря­же­ние U во вто­рой труб­ке, при­об­ре­та­ют пол­ную энер­гию, рав­ную (n+1)eU, где e – за­ряд элек­тро­на. Эта энер­гия во мно­го раз боль­ше энер­гии eU, по­лу­чае­мой при ус­ко­ре­нии од­но­за­ряд­ны­ми ио­на­ми. Силь­ная ио­ни­за­ция час­тиц в ми­ше­ни про­ис­хо­дит из-за вы­со­кой энер­гии их дви­же­ния, по­лу­чен­ной при ус­ко­ре­нии в пер­вой труб­ке. Напр., энер­гия дви­же­ния 1 МэВ, при­об­ре­тае­мая од­но­за­ряд­ным ио­ном при U=1 МВ, со­от­вет­ст­ву­ет энер­гии столк­но­ве­ний час­тиц в плаз­ме, на­гре­той до 10¹⁰ гра­ду­сов. Та­кие столк­но­ве­ния, оче­вид­но, при­во­дят к силь­ной ио­ни­за­ции.

П. у. по­зво­ля­ет по­лу­чить ста­биль­ные пуч­ки ио­нов вы­со­кой энер­гии (дос­ти­гаю­щей сот­ни МэВ для тя­жё­лых мно­го­за­ряд­ных ио­нов), при­чём по­ток ио­нов не­пре­ры­вен во вре­ме­ни, что важ­но для рав­но­мер­ной за­груз­ки де­тек­то­ров. В от­ли­чие от др. ус­ко­ри­те­лей, в П. у. энер­го­ём­кие и слож­ные сис­те­мы ион­ных ис­точ­ни­ков в ла­бо­ра­тор­ных ус­ло­ви­ях име­ют не­боль­шой элек­трич. по­тен­ци­ал от­но­си­тель­но зем­ли, а в вы­со­ко­вольт­ной сис­те­ме на­хо­дит­ся толь­ко срав­ни­тель­но про­стая ми­шень для пе­ре­за­ряд­ки ио­нов.

Идея П. у. пред­ло­же­на в 1935 амер. фи­зи­ком У. Бен­не­том и реа­ли­зо­ва­на в 1951 Л. Аль­ва­ре­сом. П. у. ис­поль­зо­ва­лись в экс­пе­ри­мен­тах по ядер­ной фи­зи­ке, а так­же в ка­че­ст­ве ин­жек­то­ров в коль­це­вых ус­ко­ри­те­лях час­тиц. На ру­бе­же 20–21 вв. П. у. на­ча­ли при­ме­нять в ус­ко­ри­тель­ной масс-спек­тро­мет­рии (УМС) для из­ме­ре­ния кон­цен­тра­ции очень ред­ких кос­мо­ген­ных ра­дио­нук­ли­дов (¹⁴С, ¹⁰Ве и др.). Воз­мож­ность из­ме­рять столь ма­лые кон­цен­тра­ции ¹⁴С свя­зан­а с тем, что в П. у. бо­лее рас­про­стра­нён­ные мо­ле­ку­ляр­ные ио­ны, соз­даю­щие в масс-спек­тро­мет­ре фон в об­лас­ти масс, близ­ких к 14, раз­ру­ша­ют­ся, про­ле­тая сквозь пе­ре­за­ряд­ную ми­шень. Дан­ные о кон­цен­тра­ции ¹⁴С по­зво­ля­ют да­ти­ро­вать ар­хео­ло­гич. и при­род­ные объ­ек­ты с ис­поль­зо­ва­ни­ем мик­ро­ско­пич. ко­ли­честв ис­ход­но­го ма­те­риа­ла. Сис­те­мы УМС ока­за­лись вос­тре­бо­ва­ны так­же в мед. прак­ти­ке, ис­поль­зую­щей ле­кар­ст­ва с изо­топ­ны­ми мет­ка­ми, и в эко­ло­гич. за­да­чах, ис­сле­дую­щих на­ли­чие или от­сут­ст­вие оп­ре­де­лён­ных ве­ществ. Напр., все ны­не рас­ту­щие де­ре­вья име­ют яр­ко вы­ра­жен­ный изо­топ­ный «след» ядер­ных ис­пы­та­ний в ат­мо­сфе­ре. Ве­ли­чи­ну это­го «сле­да» в разл. ор­га­низ­мах мож­но из­ме­рять ме­то­да­ми УМС; по­лу­чен­ные дан­ные по­мо­га­ют луч­ше по­нять раз­ви­тие био­сфе­ры.