2. Малый циклотрон ЛФТИ

Рассматривая разработанные к тому времени типы ускорителей, И. В. Курчатов и А. И. Алиханов (также перешедший с несколькими своими сотрудниками на ядерную тематику) останавливают свое внимание на циклотроне. Начиная примерно с 1933 г. они обсуждают планы сооружения в Физтехе большого циклотрона.

Чтобы получить представление о способах наладки и особенностях работы такого ускорителя, Курчатов решает построить в своей лаборатории небольшой циклотрон - примерно такого же размера, как описанный в первой подробной статье Лоренса и Ливингстона [85]. Их циклотрон, построенный в Калифорнийском университете (г. Беркли, США), с диаметром полюса электромагнита 28 см был пущен в ход в конце 1931 г. (это был второй из разработанных Ливингстоном циклотронов), и в начале 1932 г. на нем были получены протоны с рекордной для того времени энергией 1.22 МэВ, причем ток пучка составлял 10^-9 А.

Сооружение малого циклотрона Курчатов в конце 1932 г. поручил М. А. Еремееву. В работе принял участие также лабораторный механик В. И. Бернашевский. Предполагалось, что в этом циклотроне удастся ускорить протоны примерно до 1 МэВ.

В литературе не существует описания "малого циклотрона" ЛФТИ. Между тем этот ускоритель представляет большой интерес для истории создания советских циклотронов уже хотя бы потому, что он в 1934 г. был не только первым циклотроном в СССР и в Европе, но и первым действующим циклотроном, построенным за пределами лаборатории Лоренса.^* На основании некоторых опубликованных материалов [74, с. 79, 80; 73, с. 138], а в основном исходя из сведений, сообщенных в свое время М. А. Еремеевым, Л. М. Неменовым и Д. Г. Алхазовым, можно дать следующее описание этого циклотрона. Диаметр полюсных наконечников электромагнита был выбран равным 28 см, как и у прототипа в лаборатории Лоренса. Чтобы упростить изготовление, сердечник магнита был собран из тонких пластинок "трансформаторного железа". С этой целью были разобраны сердечники четырех больших силовых трансформаторов. Сердечник имел Ш-образную форму с квадратными полюсами 30x30 см. Полюсные наконечники были выточены из железа. Общая масса магнита (с медными обмотками) составляла около 2 т. Требуемая высокая стабильность напряженности ведущего магнитного поля обеспечивалась тем, что обмотки магнита питались от аккумуляторной батареи. Расчетная напряженность магнитного поля в зазоре высотой 4 см составляла 12 кЭ. Вакуумная камера циклотрона имела квадратную форму и содержала один дуант, шток которого проходил сквозь гофрированный стеклянный изолятор. Многие вакуумные уплотнения в этой камере были сделаны на пицеине. Откачка камеры производилась ртутным диффузионным насосом. Дефлекторного устройства не было. Мишень монтировалась на зонде ("пробнике"). Ее радиальная координата составляла 11-12 см. В центральной части камеры располагалась нить накала. Испускаемые ею электроны производили ионизацию газа, и таким образом в камере возникали протоны, подлежащие ускорению. Для питания дуанта был взят ВЧ-генератор с самовозбуждением, ранее предназначенный для исследования спектра УФ-лучей, испускаемых ВЧ коронным разрядом. ВЧ-генератор был собран на одной лампе с водяным охлаждением (вероятно, типа ГК-2000). Его выходная мощность составляла 10 кВт, λ ~ 15 м.

^* (В США первый циклотрон за пределами этой лаборатории был построен Ливингстоном в 1935 г. в Корнеллском университете (г. Итака, шт. Нью-Йорк). Он имел полюсный наконечник диаметром 406 мм и ускорял протоны до 2 МэВ. Что касается попытки Ж. Тибо построить во Франции в 1930 г. небольшой циклотрон (D= 20 см), то она не увенчалась успехом [77, с. 350].)

А. Ф. Иоффе, А. И. Алиханов, И. В. Курчатов. ЛФТИ, 1938 г.

Протоны были ускорены в этом циклотроне до 530 кэВ. Ток пучка, измеренный струнным электрометром, не превышал нескольких единиц на 10^-10 А. Это примерно на порядок меньше, чем ток выведенного пучка в циклотроне-прототипе. Более интенсивный пучок получался при ускорении протонов на 3-й субгармонике ВЧ-поля при соответственно меньшей напряженности ведущего магнитного поля; разумеется, при этом энергия протонов была значительно меньше, чем 530 кэВ.

По-видимому, никаких физических экспериментов на этом циклотроне Курчатов не проводил - вероятно, из-за малости тока пучка. М. А. Еремеев в автобиографии отмечал, что "дальнейшего разворота эта работа не получила из-за отсутствия средств". Однако в годовом отчете ЛФТИ за 1934 г. сказано по-другому: "Дальнейшая разработка... была прекращена ввиду того, что в Государственном радиевом институте собирается гораздо более мощная установка на 10 МэВ".^* Впоследствии магнит от малого циклотрона ЛФТИ был передан в лабораторию А. И. Алиханова, где был использован для β-спектрометра.

^* (Архив ФТИ, ф. 3, оп. 1, ед. хр. 32, л. 7.)