Rhodotron
Den rhodotron (fra græsk Rhodon på lyserødt på grund af rosetten partikel sti) er en type af elektronaccelerator . Det er især velegnet til industrielle anvendelser, hvor der kræves høje kontinuerlige bølgestrømme i størrelsesordenen 10 mA med elektronenergier i størrelsesordenen 10 MeV , svarende til en effekt i størrelsesordenen 100 kW .
koncept
Rumopladningsproblem i konventionelle højfrekvente accelererende elementer
Hvis elektroner skal accelereres i høje strømme med cylindersymmetriske hulrumsresonatorer eller med en vandrende bølgeaccelerator , forhindres dette af rumladningseffekter . Dette gælder især når strålen gentagne gange styres gennem den samme accelerationsvej som i synkrotronen eller mikrotronen . De nævnte accelerationselementer fungerer med TM 010- eller TM 01- svingningstilstand. I disse tilstande er der et magnetfelt overalt uden for cylinderaksen, som uønsket ville afbøje partiklerne; For at undgå dette skal partikelforløbene i de enkelte passager alle køre sammen på samme akse.
Koaksial resonator
Problemet med pladsopladning kan reduceres ved hjælp af en koaksial resonator til acceleration . Dette er en vakuum koaksial linje kortsluttet i begge ender og drives i TEM- tilstand . Hvis den tilføres med en højfrekvent spænding, hvis halve bølgelængde er lig med kabellængden, dannes der en stående bølge . Deres elektriske felt er rettet radialt og har sit maksimale i midterplanet mellem de to ender; magnetfeltet er azimutalt, dvs. rettet “omkring aksen” og er nul i midterplanet.
I rhodotronen indsprøjtes elektronstrålen radialt i en sådan resonators midterplan, og efter at være passeret gennem eksternt fastgjorte afbøjningsmagneter returneres den, så den passerer gennem midterplanet flere gange langs forskellige diametre. Kun i et meget lille krydsningsområde i midten mødes alle sporafsnittene.
Så at accelerationen finder sted under hele resonatorovergangen, skal det elektriske felt vende, når partikelpakken krydser den indre leder. Før og efter centerpassagen skal elektronerne være i marken så stor en del af den respektive halvcyklus af vekselspændingen som muligt. Flyvetiden til den næste midtpassage skal være lig med hele perioden (eller et integreret multiplum af den), så partikelpakken ankommer igen i den korrekte fase. Elektronerne har næsten lysets hastighed , så de dækker en afstand næsten lig med bølgelængden i en periode. Da en del af stien løber i afbøjningsmagneten, betyder disse forhold, at resonatorens diameter skal være lidt mindre end bølgelængden.
beskrivelse
Eksisterende rhodotroner fungerer ved frekvenser tæt på 100 MHz (megahertz), den øverste ende af VHF- radiofrekvensbåndet , fordi forstærkerrør med den krævede høje effekt er kommercielt tilgængelige til dette. Resonatoren lavet af kobberplade eller kobberbelagt stålplade er en stående cylinder med en base, dæksel og rørformet indre leder. Da bølgelængden er 3 m ved 100 MHz, er resonatoren ca. 1,5 m høj. Med en diameter på den ydre leder på ca. 2 m kan der opnås en energiforøgelse på 1 MeV pr. Passage.
Den elektronkanon betjenes på en pulseret måde ved acceleration frekvens. Den forsyner elektroner med en energi på 50 keV med en spidsstrøm på op til 150 mA. En magnetventil som en magnetisk linse justerer strålens udsendelse til resonatoren. Strålens fokusering under acceleration opnås ved en passende form af afbøjningsmagneternes polstykker.
Det belgiske firma Ion Beam Applications tilbyder rhodotroner i flere effektniveauer .
Individuelle beviser
- ↑ a b c Jacques Pottier: En ny type rf-elektronaccelerator: Rhodotronen . I: Nukleare instrumenter og metoder i fysikforskning Afsnit B: Stråleinteraktion med materialer og atomer . 40-41, del 2, 2. april 1989, s. 943-945 , doi : 10.1016 / 0168-583X (89) 90512-0 .
- ^ A b Y. Jongen, M. Abs, JM Capdevila, D. Defrise, F. Genin, A. NGuyen: Rhodotronen, en ny CW-elektronaccelerator med høj energi, høj effekt . I: Nukleare instrumenter og metoder i fysikforskning Afsnit B: Stråleinteraktion med materialer og atomer . bånd 89 , nr. 1-4 , 1. maj 1994, s. 60-64 , doi : 10.1016 / 0168-583X (94) 95146-2 .
- ^ Yves Jongen: Rhodotronacceleratorer til industriel elektronstrålebehandling: en statusrapport . I: EPAC96. Femte europæiske partikelacceleratorkonference, Sitges, Spanien (10.-14. Juni 1996) . 1997 ( PDF [tilgås den 24. januar 2015] HDL : 2078,1 / 68.206 ).
- ↑ IBA-virksomheds hjemmeside på Rhodotron