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電子加速器を作ろうと思っています。どうやったら出来ますか?

hak********さん

2015/9/922:45:11

電子加速器を作ろうと思っています。どうやったら出来ますか?

全くの初心者なので不届きがあるかもしれませんが宜しくお願いします。
自分は電子工作は出来ますがハードは作ったことがありません。

目標としては、衝突実験をやるのではなくて、「電子が飛んでるな」というのが分かるレベルで充分です。少しでも加速出来ればそれで成功だと思っています。
だから電力もそれほど必要ないので家庭用電源で十分と判断しました。

①加速器を作ろうと思った理由
中学の物理で陰極線の実験を見て、素粒子を扱うことに興味を持ちました。自分は全くの初心者なので、今後の研究の指針を示し、装置を作ることに慣れるためにもまず電子を加速する装置を一つ、自分で作って見たいと思いました。
②どのような装置を作りたいか
線形やサイクロトン、シンクロトン(難易度高いかな?)などなんでも大丈夫です。出来れば軌道が見える「窓」も欲しいです(蛍光塗料を何処かに塗って「ここに当たっていますよ」と分かるような物でもいいです。)。
③予算
自分は高校生なので予算は多くて一万円位です。(もしいい考えがあれば予算は増額してもいいと思っています。)
④材質について
塩ビパイプ、金属、ガラスなど何がいいでしょうか?
⑤電源について
電源は装置の設計に応じて自作するつもりです。家か学校で使おうと思っているのであまり大電流の装置は使いたくありません。(昇圧回路で適している物があれば教えてください。)
⑤電子銃について
電子銃は何処で手に入れたらいいでしょうか?やっぱりブラウン管テレビですか?
⑥真空ポンプについて
自分はこれに関しては全くの素人です。もし詳しい方がいたら何を使えばいいか教えてください。掃除機では無理ですよね?

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dts********さん

2015/9/1112:06:30

真空ポンプは、今ならターボ分子ポンプでしょう。ロータリーポンプ等と組み合わせて使います…いきなり大気圧からは引けませんし、ターボ分子ポンプ作動後も排気を引いてやらないといけません。

私が普段研究で使っている物だと、10^-6Pa程度まで引けます(もちろんリークを潰して、真空ラインをしっかりベーキングしたあとの値)。
電子加速器だとこの程度以上の真空度だと思いますよ…飛ばすだけならもっと悪くても良いでしょうが。参考までに、SPring-8の蓄積リングは10^-8Pa程度です。

拡散ポンプはお勧めしません。
下で書かれている人がいる水銀ポンプは…水銀というのがそもそも大変でしょうし、私は見たことがないです。
油拡散ポンプなら使ったことがありますが、

また、ゲッターはターボ分子ポンプ等で引ける真空度に到達した後に使う物です。大気圧で使えば一瞬で使えなくなります。

その予算では厳しすぎるので、今はとりあえずこういう物を見て思いを馳せ、勉強して大学で加速器関係の研究室に入れるよう努力するのがよいと思います。
エネルギー・プラズマ ライティングボール
http://www.amazon.co.jp/dp/B003L20JIW

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por********さん

2015/9/1100:37:50

そういった自作は海外ではかなり行われています。
従って、英語で探せばやり方が
細かく説明されているページを幾つも見つけることが出来るでしょう。
ガラス瓶を使った例などは比較的簡単です。
ただし、1万円ではどうにもなりそうにありません。
ガラスを細工する道具を揃えるだけでもその位は掛かってしまいそうです。
中古の冷蔵庫やエアコンのポンプで真空ポンプを作るにしても
中古のロータリーポンプを買うにしても1万円では厳しい感じです。
液体窒素に至っては、容器だけでも手が出ないでしょう、
日本では普通の魔法瓶を持って行っても売ってくれません。
ゲッターを加熱する電源さえも1万円では厳しいかもしれません。

tar********さん

2015/9/923:47:19

真空中に電子を飛ばすというのはかなりの高真空が必要なので、結構難しいですね。趣味で真空管を作っているような人たちも存在しますが、経済的に高校生がやるのには無理があると思います。特に真空ポンプは高価です。

さらに材料も蛍光体や、お書きになっているような電子銃もブラウン管から取るのが一番身近なので、結局は既存のブラウン管をばらしてまた組み立てるというだけになってしまう可能性があります。

実験したいのは判るのですが、とりあえずは既存のブラウン管を買ってきて動作させて、以前見たという実験の追体験をしてみるのはいかがでしょうか? それだけでも結構難しいですよ。
写真のようなブラウン管は秋葉原のジャンク屋を探せば手に入ります。

真空中に電子を飛ばすというのはかなりの高真空が必要なので、結構難しいですね。趣味で真空管を作っているような人たちも...

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