Цифровой ускоритель KEK

Для проверки этой статьи нужны дополнительные цитаты . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденные материалы могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  "KEK digital accelerator" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( январь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Цифровой ускоритель KEK (KEK-DA) Научно-исследовательской организации по ускорителям высоких энергий представляет собой реконструкцию протонного синхротрона KEK на 500 МэВ , который был закрыт в 2006 году. Существующие 40 МэВ дрейфовая трубка линейного ускорителя и радиочастотные резонаторы были заменены источником ионов на основе электронного циклотронного резонанса (ЭЦР) , встроенным в высоковольтный терминал 200 кВ и индукционные ускоряющие ячейки соответственно.

В принципе, DA способен ускорять любые виды ионов во всех возможных зарядовых состояниях. KEK-DA характеризуется определенными компонентами ускорителя, такими как источник ионов ECR X-диапазона с постоянным магнитом , низкоэнергетическая транспортная линия, электростатический инжекционный кикер, экстракционный септум-магнит, работающий на воздухе, комбинированные основные магниты и индукционная система ускорения. Метод индукционного ускорения, объединяющий современную технологию импульсной мощности и современное цифровое управление , имеет решающее значение для быстроциклового KEK-DA. Ключевыми проблемами динамики пучка, связанными с низкоэнергетической инжекцией тяжелых ионов, являются потери пучка, вызванные захватом и обдиркой электронов в результате взаимодействия с молекулами остаточного газа, и искажение замкнутой орбиты, возникающее из-за относительно высоких остаточных полей в поворотных магнитах.

Как бы тревожно это ни звучало, представьте себе раковые клетки, расположенные рядом с человеческим органом, клетки, которые необходимо лечить. Одним из самых многообещающих методов лечения является облучение раковых клеток частицами высокой энергии, чтобы ионизировать молекулы ДНК в раковых клетках, разрушая молекулы и убивая клетки. Врачи могут использовать излучение, чтобы повредить раковые клетки, но не здоровые клетки вокруг них. Терапия частицами использует свойство частиц, называемое пиком Брэгга распределения энергии. Когда частица проходит через материал, она отдает энергию своему окружению по мере своего движения, прежде чем полностью остановиться. Оказывается, ионы теряют большую часть своей энергии непосредственно перед остановкой. Это свойство можно использовать для воздействия на раковые клетки, расположенные на определенном расстоянии от кожи, не затрагивая здоровые ткани на своем пути. Другая известная лучевая терапия рака, рентгеновская терапия, не может этого сделать. Спектр потери энергии намного шире, поэтому большая часть энергии поглощается окружающими, повреждая нежелательные области. Эта особенность остается неизменной для недавно разработанной методики, называемой радиотерапией с модулированной интенсивностью CHHIP.

Чувство и реакция — вот правильные слова для описания принципа работы цифрового ускорителя частиц. Вместо радиочастотных резонаторов кольцо цифрового ускорителя оснащено устройствами, называемыми индукционными ускоряющими ячейками. Частицы движутся по кольцу в форме пучка. Когда пучок заряженных частиц проходит мимо датчика пучка, система улавливает сигналы и вычисляет время для генерации импульсного напряжения, необходимого для ускорения пучка, а затем вырабатывает импульсное напряжение, питающее трансформатор.

Используя интенсивный, хорошо контролируемый пучок тяжелых ионов, ученые смогут изготавливать сетчатые фильтры с отверстиями нанометрового размера. Такой материал можно использовать в качестве гемоглобинового фильтра для крови. Интенсивный пучок ионов также может изменять свойства материала в алмазе при попадании в него, чтобы изменить кристаллическую структуру, делая изолятор проводником. Это позволит производить трехмерные схемы нанометрового размера. Применение такой схемы может полностью изменить отрасль полупроводниковых приборов и может быть полезным для таких будущих технологий, как квантовый компьютер . Поскольку тяжелые ионы переносят энергию в окружающую среду гораздо эффективнее, чем гамма-лучи или рентгеновские лучи, цифровой ускоритель также станет отличным инструментом для индукции мутаций, разрывая двойную спираль ДНК . Это имеет важное применение в науке об окружающей среде. Сочетание индуцированной мутации с генной инженерией является многообещающим подходом к разработке сельскохозяйственных культур с более высокими урожаями продовольствия и биотоплива. С другой стороны, астрофизики планируют использовать технологию цифрового ускорителя для создания условий высокой температуры и высокого давления, подобных тем, что существуют в ядре Юпитера. Биологи также планируют использовать цифровой ускоритель для создания межзвездной среды и изучения того, как жизнь может быть сформирована в межзвездной среде космических лучей и космической среды. ^[1]

• Т. Ивашита; Т. Адачи; К. Такаяма; КВ Лео; Т. Арай; Ю. Аракида; М. Хашимото; Э. Кадокура; М. Каваи; Т. Кавакубо; Томио Кубо; К. Кояма; Х. Наканиси; К. Окадзаки; К. Окамура; Х. Сомея; А. Такаги; А. Токучи; М. Уэйк (2011). «Цифровой ускоритель КЕК». Специальные темы Physical Review — Ускорители и пучки . 14 (7): 071301. Бибкод : 2011PhRvS..14g1301I. doi : 10.1103/PhysRevSTAB.14.071301 . ISSN  1098-4402.