20 декабря 1901 года родился американский физик, изобретатель электростатического генератора Роберт Ван де Грааф – человек, который первый создал высоковольтный электростатический ускоритель, заложил идею тандемного ускорителя и реализовал её как тандемный ускоритель отрицательных ионов.
Роберт Ван де Грааф успешно окончил университет Алабамы по специальности машиностроение. После учебы работал в электрогенерирующей компании Alabama Power Company. В период 1924-1925 годов дополнительно слушал лекции Марии Кюри, готовясь к поступлению в Оксфордский университет.
По окончанию успешного обучения в Оксфорде и защите диссертации был приглашен в Принстонский университет, где в 1929 году создал свой первый генератор Ван де Граафа с напряжением 80 кВ. А через 2 года ученый смог получить напряжение 1 МВ. Первоначальные высокие результаты в разработках позволили Роберту Ван де Граафу продвинутся ещё дальше. Так, в 1931 году он начинает работать в Массачусетском технологическом университете, где до 1960 года продолжает свою научную деятельность. К 1933 году ученый-физик создает генератор с напряжением 7 мегавольт, и через 2 года Роберт Ван де Грааф получает патент на новый генератор.
После Второй мировой войны, в 1946 году, совместно с Джоном Трампом (американским электротехником, изобретателем и физиком) основал компанию High Voltage Engineering Corporation (HVEC), которая стала лидирующей организацией в производстве электростатических ускорителей для терапии рака и промышленной радиографии.
Схема строения генератора Ван де Граафа
Из чего же состоял самый популярный высоковольтный генератор Ван де Граафа? Принцип работы изобретения выглядел так – диэлектрическая (можно было использовать шёлковую или резиновую) лента (на схеме пункт 4) соединяет два вращающихся ролика (3 и 6), где верхний – диэлектрический, а нижний – металлический. Один из концов ленты заключён в металлическую сферу (пункт 1). Два электрода (пункты 2 и 5) похожи на щётки и расположены на небольшом расстоянии от ленты сверху и снизу, причём электрод (пункта 2) соединён с внутренней поверхностью сферы (пункт 1). Через щетку (5) воздух ионизируется от источника высокого напряжения (пункта 7). Там образовываются положительные ионы под действием силы Кулона (закон физики, описывающий тесное взаимодействие между двумя неподвижными точечными электрическими зарядами в вакууме). Они движутся к заземлённому ролику (пункт 6) и оседают на ленте. Эта движущаяся лента переносит заряд внутрь сферы (пункт 1), где он снимается щёткой (2), под действием всё той же силы Кулона заряды выталкиваются на поверхность сферы и поле внутри сферы создается только дополнительным зарядом на ленте. Отсюда, на внешней поверхности сферы появляется электрический заряд.
Сейчас современные генераторы Ван де Граафа вместо лент используют цепи, состоящие из чередующихся металлических и пластиковых звеньев.
За эту уникальную разработку Роберт Ван де Грааф в 1966 году был удостоен премии Т. Боннера. А после ухода из жизни именем великого американского изобретателя был назван кратер на обратной стороне Луны – кратер Ван де Грааф.
Материал подготовлен на основе из открытых источников.
Источник изображения в тексте и на главной странице - fireana / Фотобанк 123rf.com
