Synchrocyclotron

Synchrocyclotron
Aimant faisant partie du synchrocyclotron du centre de protonthérapie de l'Université Paris XI

Le cyclotron perd de son efficacité quand on cherche à accélérer des protons au delà de 10 à 20 MeV, en raison de la variation relativiste de la masse qui perturbe le fonctionnement quand elle atteint une grandeur de 1 ou 2 %[1].

Un synchrocyclotron est un cyclotron dont la fréquence du champ électrique est changée (progressivement diminuée) pour compenser le gain de masse des particules accélérées pendant que leur vitesse commence à approcher la vitesse de la lumière. Le synchrocyclotron permet d'atteindre des énergies de l'ordre de centaines de MeV. Sa structure diffère de celle d'un cyclotron parce qu'il a un duant (Dee) simple au lieu de deux duants (Dees), la taille importante de l'électroaimant proportionnée à l'énergie désirée pour les particules. Le poids de l'électroaimant croit très vite avec l'énergie obtenue , comme le cube environ.

Dans un synchrocyclotron, c'est la dimension de l'électroaimant qui détermine l'énergie finale. La fréquence de résonance du système HF doit pouvoir varier facilement grâce à un condensateur variable intercalé entre le conducteur du duant (dee) et la paroi. Une tension continue, superposée à la tension HF est appliquée à l'électrode d'accélération pour faciliter l'extraction de la source d'ions[2].

Le synchrocyclotron est inapplicable aux électrons, parce que leur masse de départ est si petite que la variation de fréquence, au lieu d'être de 30 ou 40 % , serait dans le rapport de 1 à 500 ou 1000, irréalisable avec les techniques de radioélectricité.

Sommaire

Histoire

Le premier synchrocyclotron a été construit à l’Université de Californie (Berkeley) en 1946. D’autres machines de ce type ont été construites en URSS (Dubna) et au CERN. Le synchrocyclotron a été le premier accélérateur du CERN. Il a démarré en 1958 et n’a été fermé qu’en 1990. Il avait un électroaimant dont les pôles mesuraient 5 mètres de diamètre ; 2500 tonnes d'acier composaient le circuit magnétique, excité par 2 bobines de 60 tonnes de cuivre chacune, qui consommaient 750 kW de puissance électrique. Rayon de l'orbite en fin d'accélération : 227 cm. Énergie du faisceau de protons : 600 MeV.

Utilisation

Notes et références

  1. ↑ Felici N. - Accélérateurs de particules et Progrès scientifique -, Dunod ,1960
  2. ↑ D. Boussard - Les accélérateurs de particules - Collection que sais-je , PUF, 1968,1984

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