Microtron
Den Microtron er en type partikelaccelerator for elektroner , hvormed energier op til størrelsesordenen 1 GeV (Giga elektron volt kan opnås). Dens opfindelse går tilbage til W. Weksler .
Klassisk mikrotron
Den originale mikrotron svarer til en cyclotron eller betatron : den har en enkelt stor afbøjningsmagnet med et homogent felt. Uden for dens centrum er der et accelerationsafsnit ( hulrumsresonator ), der drives med en frekvens i størrelsesordenen 1 GHz (gigahertz). Magnetfeltet såvel som frekvensen og amplituden af den accelererende spænding er konstant over tid. Partiklernes energi stiger derfor med den samme mængde hver gang de passerer gennem accelerationsstien. Dette øger også momentum og dermed partiklernes 'magnetiske stivhed', så kredsløbet bliver længere. Hvis hastigheden ikke længere er lille sammenlignet med lysets hastighed , stiger omløbstiden også. Ikke desto mindre når partiklen altid accelerationsstien på det rigtige tidspunkt ('i fase' med højfrekvensspændingen), hvis den forsynes med så meget energi hver gang, at kredsløbstiden øges med et helt antal perioder af spændingen. Denne teknik er naturligvis mest effektiv, når kun 1 spændingsperiode passerer mellem to på hinanden følgende accelerationer (dette kan kaldes grundlæggende tilstand). I dette tilfælde kan man beregne, at energiforøgelsen pr. Omdrejning skal være mindst lig med resten af partiklen. Mikrotronprincippet er derfor kun egnet til partikler med en lille hvileenergi såsom elektroner (eller positroner ), men ikke til protoner eller endda tungere ioner . Med klassiske mikrotroner er der opnået energi på op til ca. 50 MeV (megaelektron volt).
Racetrack mikrotron
Racetrack microtron er en videreudviklet form af microtron, opkaldt efter formen på dets partikelbane. Magneten er opdelt i to halvdele, hver med en 180 graders afbøjning; dette frigør plads til at rumme en komplet lineær accelerator i stedet for en enkelt resonator (yderligere elektromagneter bruges til at fokusere partikelstrålen). Dette giver en større energiforøgelse pr. Cyklus. Et eksempel på et racetrack- mikrotronsystem er Mainz-mikrotronen .
Dobbeltsidet mikrotron
Den dobbeltsidede mikrotron er en racerbane mikrotron, der indeholder to lineære acceleratorer på modsatte langsider. Bøjningen udføres af fire 90 ° afbøjningsmagneter. Dette sikrer, at alle baner i accelerationsstrukturerne ligger over hinanden. På de korte sider mellem magneterne skiftes banerne stadig fra hinanden i henhold til deres energiforskel.
I tilfælde af den harmoniske dobbeltsidede mikrotron er frekvenserne af acceleratorerne på begge sider ikke de samme, men de er i et integreret (harmonisk) forhold til hinanden.
Yderligere udvikling af den dobbeltsidede mikrotron
Antallet n af lineære acceleratorer kan øges ud over 2; systemet skal derefter være en ring med 2 n afbøjningsmagneter. Den Hexatron, for eksempel består af seks 60 ° nedbøjning magneter og tre acceleration sektioner.
litteratur
- Hanno Krieger: Strålingskilder til teknologi og medicin . Teubner 2005, ISBN 3-8351-0019-X .
- F. Hinterberger: Fysik af partikelaccelerator og ionoptik . 2. udgave. Springer 2008, ISBN 978-3-540-75281-3 .
- Per Lidbjörk: "Mikrotroner". I: CAS - Cern Accelerator School: 5. generelle Accelerator Physics Course . CERN-94-01 bind 2, s.971-981 ( online )
- H.-D. Graef, A. Richter: "Superledende elektronlinearacceleratorer og recirkulerende linacs". I: CAS - CERN Accelerator School: Radio Frequency Engineering . CERN 2005-003, s.440-471 ( indholdsfortegnelse )
- Marco Dehn et al.: MAMI C Accelerator . Eur. Phys. J. Special Topics 198, 19-47 (2011), EDP Sciences, Springer 2011, doi : 10.1140 / epjst / e2011-01481-4