Trên hình 3.8 là máy gia tốc tĩnh điện nhỏ đường kính 2 mét. Loại máy này có thể gia tốc hạt đến năng lượng 1,5MeV.
Hình 3.8: Máy gia tốc tĩnh điện loại nhỏ đường kính 2 m
Hình 3.9 là một loại máy gia tốc tĩnh điện
khác
Cấu tạo:
- Gồm hai quả cầu trong đó một điện dương, một tích điện âm.
- Đường kính mỗi quả cầu là khoảng
4,5m.
- Điện thế giữa chúng lên đến 5 triệu
Volt.
Do điện thế giữa hai quả cầu lớn nên để dụng máy gia tốc này phải đặt ống điện tử nằm ngang.
Do biết rằng khí trơ có độ bền về điện cao hơn rất nhiều so với không khí bình thường vì vậy người ta cho máy gia tốc tĩnh điện vào trong một vỏ bọc đặt biệt chứa khí trơ dưới áp suất đến 15 atm.
Thông thường, điện cực và ống được đặt bên trong một thùng chứa khí SF6 ở áp suất cao để làm tăng sự cách điện giữa điện cực điện thế caovà trái đất.
Các máy tĩnh điện Van De Graaf tốt nhất, thế phóng điện không vượt quá chục triệu
Volt và chùm ion điện tích một đơn vị có năng lượng không vượt quá 20MeV, thông thường có năng lượng 2 – 5MeV. Dòng của chùm hạt khá lớn, đạt đến vài trăm µA.
Một sự hoàn thiện của máy gia tốc Van De Graaf là Tandem. *Máy gia tốc Tandem
Trong tandem đã sử dụng hiện tượng tái tích điện (thay đổi dấu điện tích) của các
ion.
Hình 3.11: Cấu tạo máy gia tốc Tandem
Nguyên lí: Các ion tích điện âm phát ra từ nguồn ion ở điện thế đất được gia tốc về phía một điện cực ở điện thế dương cao tại chính giữa, tại đó chất khí hoặc một lá kim loại mỏng tước mất hai hay nhiều electron khỏi các ion, khi đó chúng trở nên tích điện dương và bị đẩy về phía điện cực nối đất (V = 0) và được gia tốc thêm một lần nữa.
Chẳng hạn, các ion âm của hydrogen H- được gia tốc theo phương đến điện cực dương có điện thế cao. Tại điện cực này các ion H- tán xạ lên một bia mỏng, một số lớn các ion bị mất hai electron và trở thành proton tích điện dương H+. Các proton này lại bị điện cực dương đẩy ngược lại nghĩa là chúng bị gia tốc thêm lần nữa và năng lượng tăng lên gấp đôi.
Hiện nay đã có các máy Tandem chuyển điện tích các ion hai lần, do đó năng lượng của chúng tăng lên gấp ba.
* Một ví dụ cụ thể cho loại này là máy gia tốc Tandem Pelletron 5SDH-2 Đại học Khoa học Tự nhiên
Hình 3.12: Máy gia tốc Tandem Pelletron 5SDH-2 - Thông số kỹ thuật:
Máy gia tốc Pelletron 5SDH-2 là loại máy gia tốc tĩnh điện kép (Tandem) được sản xuất tại hãng National Electrostatics Corporation (NEC), Mỹ. Đây là máy gia tốc tĩnh điện hiện đại, lần đầu tiên lắp đặt tại Việt Nam. Máy có điện áp gia tốc cực đại là 1,7MV do đó có thể gia tốc ion đơn lên năng lượng 3,4 MeV, ion kép lên 5,1 MeV.
Máy bao gồm 2 nguồn ion:
+Nguồn ion phóng xạ cathode cho phép tạo ra các ion từ Hydrogen(H) đến Bismuth (Bi) để gia tốc.
+Nguồn ion âm trao đổi điện tích RF (RF Charge Exchange Negative Ion Source-
RF Source) dùng để tạo ra ion H và He cho các hệ phân tích. Các kênh ra trên máy gia tốc Tandem Pelletron 5SDH-2
- Kênh phân tích bằng chùm ion (Ion Bean Analysis, IBA) dùng cho phân tích hàm
lượng thành phần các nguyên tố trong mẫu phân tích bao gồm:
+Phân tích tán xạ ngược Rutherford ( Rutherford backscattering spectrometry RBS) +Phân tích phản ứng hạt nhân ( Nuclear reaction analysis NRA)
+Phân tích phát xạ tia X bởi hạt tích điện cảm ứng (Particle induced X-ray emission analysis PIXE)
+Phân tích phát xạ gamma bởi hạt tích điện (Particle Induced Gamma Emission
PIGE)