|
1.3. Van de Graff generatori.
Elektrostatik zarracha tezlatgichi ikki asosiy turlaridan biri hisoblanadi. Zarracha tezlatgichlari, unda zaryadlangan zarralar statik o'tish paytida yuqori energiyaga tezlashtiriladi . Bu zarracha tezlatgichlarining boshqa toifasiga, zarracha tezlatgichlarga zid keladi ossillayator maydoni, bu yerda zarralar elektrodlarda tebranish kuchlanishlari natijasida hosil bo'lgan bir necha kuchlanish pasayishi orqali ketma-ket o'tish orqali tezlashadi. Oddiy dizayni tufayli tarixiy jihatdan elektrostatik turlar birinchi zarracha tezlatgichlari edi. Ikki asosiy tur Van de Graaf ixtiro qilingan Robert Van de Graafom va Van de Graaf 1929 yilda ixtiro qilishgan . Elektrostatik tezlatgichlar tomonidan ishlab chiqarilgan maksimal zarracha energiyasi cheklangan mashinada tezlashtiruvchi kuchlanish bilan cheklanadi izolyatsiya parchalanishi bir nechta megavolt atrofida bo’ladi. Tezlatgichlar bu cheklovga ega emas, shuning uchun ular elektrostatik mashinalarga qaraganda yuqori zarracha energiyasiga erishishlari mumkin.Biroq, bu mashinalar kam xarajat, uzluksiz nurlar va yuqori nur oqimlarini yaratish qobiliyatiga ega bo'lib, ularni sanoatda foydali qiladi, shuning uchun ular, albatta, eng ko'p ishlatiladigan zarracha tezlatkichlaridan biri hisoblanadi. Ular plastik ishlab chiqarish kabi sanoat nurlanish uchun sohalarida doimiy ravishda ishlatiladi:tejamkorlik ,yuqori quvvatli rentgenapparatlari, radiatsiyadavolash tibbiyotda, ishlabchiqarish radioizotoplar va ion joylashtiradigan, yarimo'tkazgichlar va sterilizatsiya ishlab chiqarishda. Dunyo bo'ylab ko'plab universitetlar tadqiqot maqsadlari uchun elektrostatik tezlatgichlarga ega. Keyinchalik kuchli tezlatgichlar, odatda, asosiy tezlatgichga kirish uchun etarlicha yuqori tezlikda zarralarni tezlashtirish uchun elektrostatik mashinani birinchi qadam sifatida o'z ichiga oladi.1926-yilda Van-de-Graaf ortiqcha zaryadlarning o’tkazgich tashqi sirtida joylashiga asoslangan elektrostatik generator konstruksiyasini taklif etadi. O’zining tuzilishi bo’yicha bu qurilma maktablarda fizikadan tajribalar o’tkazish uchun qo’llaniladigan elektrostatik mashinani eslatadi. Chiziqli tezlatgichlardan biri bo’lgan Van-de-Graaf elektrostatik generatori sxemasi 3-rasmda keltirilgan. Zarralarni tezlatish Т tezlatgich trubkasida amalga oshiriladi. Тrubka ichida elektroizolyatorlardan (shisha, farfor) tayyorlangan I ionlar manbai va trubkasimon (naysimon) elektrodlar sistemasi joylashgan. Elektrodlar bitta chiziqda va bir-biridan uncha katta bo’lmagan masofada joylashgan. Elektrodalarning bir uchi tomonida I ionlar manbai va ikkinchi uchining oxirida tekshiriladigan materialdan tayyorlangan M nishon joylashadi. Тezlatgich trubkasi ichida bosimi 10-5 mm. Hg. ust. bo’lgan vakuum hosil qilingan. Bu esa, tezlatilgan ionlarning havo molekulalari bilan to’qnashishiga va elektrodlar orasida gaz razryadi hosil bo’lishiga imkon bermaydi. Тezlatgich trubkasiga qiymati 8·106 V gacha bo’lgan yuqori kuchlanish beriladi. U ketma-ket ulangan qarshiliklar sistemasi orqali ion manbai, trubkasimon elektrodalr va nishon oralarida tekis taqsimlandi. Тezlatilishi kerak bo’lgan ionlar ion manbaidan birinchi elektrodning ichiga tushadi. Ionlar manbai va birinchi elektrod orasidagi tirqishda ionlar birinchi energiya porsiyasini oladi. Тrubkasimon elektrodlarning ichida elektr maydon bo’lmaganligi uchun ionlar inersiya bo’yicha harakatlanadi. Keyingi energiya porsiyasini ionlar birinchi va ikkinchi elektrodlar orasidagi tirqishda oladilar va h.k. Nishonga tushayotgan zarralar energiyagacha tezlatiladi. Yuqori kuchlanish quyidagi usul bilan olinadi. Zaryadlar maxsus taroq orqali past voltli generatordan elektroizolyatorli materialdan tayyorlangan tasmadagi A nuqtaga tomon uzatiladi(3 rasm).
Хuddi shunday ikkinchi taroqning V nuqtasidan zaryadlar olinadi va metall yarimsfera – koduktor R ga beriladi. Zaryadlar tashqi sirtga to’planib, konduktordagi kuchlanishni (5÷8) ·106 V gacha ko’taradi va tezlatgich trubkalariga beriladi. Тezlatgichning ishlash prinsipi 4-rasmda ko’rgazmali tavirlangan. Bu yerda ham yaqqol ko’rinib turibdiki, baland kollona(ustun) orqali yerdan izolyatsiyalangan kata ich bo’sh shar harakatlanayotgan tasmaga metall cho’tka (taroqqa o’xshash) bo’yicha tushadi va shu yo’l bilan tasmadan olinadi. Bu zaryadlar sharning sirti bo’yicha yoyilib ketadi. Хush ushbu usul bilan cheksiz katta potensial olish mumkinmi? Buning iloji yo’q. Sababi, yuqori kuchlanishlarda shar bilan uni o’rab turgan predmetlar orasida o’ziga xos chaqnashlarni yuz berishidir. Van-de-Graaf generatorini zaryad to’plashi.Agar sig’imi C bo’lgan kondensator hosil qilinsa,undagi potensiallar farqi U ga zaryadlanganda saqlanadigan energiya quyidagicha aniqlanadi:
to’plangan zaryad miqdori esa, ko’rinishda hisoblanadi.Agar bitta idishdagi zaryad o’zgarishsiz qolsa,u holda kuchlanishni o’zgartirish orqali zaryad miqdorini o’zgartirish mumkin. Bunday holda,
=const (5)
Bu yerda, C va U joriy qiymatlari , Co va Uo boshlang’ich holatning parametrlari hisoblanadi.Ko’rsatilgan nisbatdan foydalanib , quyidagilarni hosil qilamiz:
(10 ),
bundan esa, (11).
Bu ifodadagi K koeffitsent bo’lib, kuchlanish va elektr sig’imni bir-biriga bo’g’lab turadi:
(12) .
Ushbu koeffitsientni sig’imlar nisbatini o’zgartirish yo’li bilan osongina to’g’rilash mumkin. Bunday kuchlanishni o’zgarishidan aniqlanadigan munosabatimiz quyidagicha bo’ladi:
(13).
Kondensator to’plagan energiyaning ko’payishi, uning sig’mi o’zgarishi nisbati bilan aniqlanadi. Oldingi ifodalarimizga ko’ra, pastdagi holat yuzaga keladi:
(14).
Bu oxirgi ifoda yordamida Van de Graff generatorni ishlash fizikasini ko’rsatib beradi.
Van-de-Graaf elektrostatik generatorining asosiy kamchiliklaridan biri bo’lib, zarralar dastasi energiyasining qat’iy chegaralanganligidir. Ushbu generatorning asosiy ustunligi bu zarralar dastasining yuqori monoxromatikligi va ular energiyasini yengil rostlash imkoniyatidir. Shuning uchun ham Van-de-Graaf generatori past energiyalarda tadqiqotlar olib borishda keng qo’llaniladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
