Специалисты CERN создали миниатюрный линейный ускоритель медицинского и промышленного назначения - «Наука и технологии»

Большой Адронный Коллайдер (БАК) является инструментом, позволяющим ученым исследовать некоторые из тайн Вселенной на субатомном уровне. Кроме этого, у ускорителей частиц есть масса областей применения в медицине и промышленности, однако, использование 27-километрового кольца этого ускорителя в таких целях является столь же практичным, как использование Биг-Бена в качестве наручных часов. Используя свой опыт в деле создания ускорителей частиц, специалисты CERN разработали конструкцию и начали изготовление опытного образца миниатюрного линейного ускорителя (mini-Linac), длина которого составляет 2 метра и который является достаточно малогабаритным для того, чтобы быть встроенным в медицинское и промышленное оборудование.

Основой миниатюрного ускорителя является конструкция ускорителя Linac4, большого линейного ускорителя, который будет введен в эксплуатацию в 2020 году, станет частью комплекса ускорителей CERN и будет использоваться для разгона ионов водорода до высоких энергий.

Миниатюрный линейный ускоритель собран по схеме радиочастотного четырехполюсника (radiofrequency quadrupole, RFQ), которая является достаточно распространенной схемой для линейных ускорителей. Такие четырехполюсники являются непременным атрибутом всех протонных ускорителей, производящими лучи высокой интенсивности. Рабочая частота нового ускорителя была удвоена по сравнению с другими подобными устройствами, что позволило сократить его габаритные размеры. Кроме этого, ученые CERN использовали новые принципы динамики луча и новые идеи, касающиеся использования радиочастоты и других аспектов работы устройства.

Ускоритель состоит из четырех модулей, длиной по 50 сантиметров каждый. Все эти модули уже изготовлены и в скором времени они будут собраны в единое целое. Минилинейный ускоритель, работая на частоте 750 МГц, сможет вырабатывать относительно медленные лучи протонов и ионов с невысокой интенсивностью, имеющие энергию на уровне 5 МэВ. Такие параметры позволяют новому ускорителю выступать в качестве инжектора лучей для более высокочастотных и мощных линейных ускорителей, для лечения рака лучами протонов или в качестве источника альфа-частиц для новых методов радиотерапии.

Кроме вышеперечисленного новый ускоритель может использоваться для изготовления прямо на месте широкого ряда радиоизотопов различных элементов, используемых в медицинских учреждениях и на промышленных предприятиях. Таким образом, отпадает необходимость в транспортировке, обеспечении мер безопасности и других сопутствующих мероприятий. Кроме этого, новый ускоритель достаточно компактен для того, чтобы его можно было использовать в полевых условиях, к примеру, переместить на место раскопок для проведения анализа археологических находок.

В настоящее время специалисты CERN работают над сборкой "тела" ускорителя, состоящего из четырех модулей. А полностью завершенную конструкцию миниатюрный линейный ускоритель обретет к началу следующего года.