WikiDer > Betatron

Betatron 6MeV (1942)

EIN Betatron oder InduktionBeschleuniger ist einer von Donald W. Christmas on the Universität von Illinois Rundschreiben aus dem Jahr 1940 Partikelbeschleuniger zu Elektronen auf hoch beschleunigen Energie.Betatrons wurden ursprünglich in TeilchenphysikExperimente. Bis zum Betastrahlung das Fallenlassen von (Elektronen) auf ein Ziel erzeugt harte röntgen oder gamma Strahlen (sehen Bremsstrahlung).Ein Beispiel ist der 315 MeV Betatron gebaut 1949 in der Universität von Chicago. Dieses hatte ein Magnetfeld von 0,92 Tesla und eine Elektronenbahn mit a Durchmesser von 2,44 m. Moderne Betatrons sind extrem kompakt und werden für industrielle und medizinische Anwendungen verwendet.

Der Name "Betatron" (ein Hinweis auf die Betastrahlung) wurde in einem Wettbewerb ausgewählt. Andere Namensvorschläge waren Rheotron, Inductron und sogar Außerordentlichhochgeschwindigkeitelektronenentwickelndenschwerarbeitsbeigolitrongol.

Operation

Die Elektronen bewegen sich auf einer Kreisbahn in einer Vakuumröhre im Zentrum von a torus, die senkrecht zu einem magnetischen Wechselfeld steht. Dies wird ausgelöst durch a Elektromagnet gefüttert von a Wechselstrom. Um das Funktionsprinzip zu verstehen, kann man sich Folgendes vorstellen: TransformatorVerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in der Vakuumröhre bewegenden Elektronen in einer geschlossenen Sekundärwicklung einen Strom bilden. Das Magnetfeld erfüllt zwei Funktionen: Es hält die Elektronen durch eine radial nach innen gerichtete Kreisbahn auf der festen Kreisbahn Beschleunigung infolge der Lorentzkraft, und beschleunigt sie in dieser Umlaufbahn tangential Beschleunigung. Mit zunehmender Geschwindigkeit/Energie der Elektronen nimmt auch dieses Magnetfeld zu. Die Tangentialbeschleunigung erfolgt durch das induzierte elektrische Wechselfeld, das sich wellenartig im Beschleunigungsweg im Torus fortbewegt. Die Elektronen werden beschleunigt, weil sie durch die elektrische Welle. Ein stabiler Arbeitsplatz erfüllt die Position:

${displaystyle heta _{0}=2pi r_{0}^{2}H_{0}}$;

in welchem ${displaystyle heta_{0}}$ der magnetische Fluss verläuft durch – und senkrecht zu – der Elektronenbahn. ${displaystyle r_{0}}$ ist der Bahnradius und ${Displaystil H_{0}}$ ist die magnetische Feldstärke auf der Umlaufbahn (${displaystyle r_{0}}$). Diese Bedingung für einen stabilen Arbeitsplatz nennt man auch Betatron-Zustand erwähnt. Daraus folgt, dass die Feldstärke durch die Umlaufbahn die Hälfte der durchschnittlichen magnetischen Feldstärke innerhalb der Umlaufbahn beträgt.Da die Elektronengeschwindigkeit in einem Betatron nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt, verursacht die Radialbeschleunigung (Krümmung der Umlaufbahn) Synchrotronstrahlung Übertragung. Mit steigender Energie steigt die Strahlungsmenge und der Wirkungsgrad sinkt überproportional, die maximale Energie wird also durch die emittierte Strahlung begrenzt.

Das Strahlenzentrum, das erste private medizinische Zentrum, das Krebspatienten mit einem Betatron behandelt, wurde von Dr. O. Arthur Stiennon, in einem Vorort von Madison, Wisconsin Ende 50 50^[1].

Verweise

Externe Links

• (und) D. W. Weihnachten (1940). Die Beschleunigung von Elektronen durch magnetische Induktion. Phys. Rev. 58 (9): 841 (APS). DOI: 10.1103/PhysRev.58.841.
• (und) D. W. Weihnachten (1941). Die Beschleunigung von Elektronen durch magnetische Induktion. Phys. Rev. 60 (1): 47-53 (APS). DOI: 10.1103/PhysRev.60.47.
• (und) D. W. Weihnachten, R. Serber (1941). Elektronische Umlaufbahnen im Induktionsbeschleuniger. Phys. Rev. 60 (1): 53-58 (APS). DOI: 10.1103/PhysRev.60.53.