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Schema des französischen Synchrotrons Soleil mit zwei Beschleunigern (Linearbeschleuniger und Booster-Synchrotron) zur Elektroneninjektion innen und Strahlrohren außen. Im Speicherring sind neun Magnete und acht Bündelrohre und Stationen gekennzeichnet. Soleil liegt bei Gif-sur-Yvette südwestlich von Paris und produziert Elektronen mit einer Energie von 2,75 GeV. (Klicken um zu vergrößern.)

Soleil aus der Luft gesehen.

Australisches Synchrotron Biene Clayton, Victoria. In der Mitte befindet sich der Speicherring (Durchmesser 216 m), davor das optische Diagnosestrahlrohr. Innerhalb des Speicherrings befinden sich die Linearbeschleuniger (LINAC) und dem daran angeschlossenen runden Booster-Synchrotron (Durchmesser 130 m) zur Vorbeschleunigung von Elektronen sichtbar. Diese aktivieren die Elektronen, bevor sie in den Speicherring injiziert werden. Auf dem Wagen befinden sich zwei Arten von Magneten, um den Elektronenstrahl abzulenken und zu fokussieren. Klicken um zu vergrößern.

EIN Synchrotron ist ein Partikelbeschleuniger für Partikel mit relativistische Geschwindigkeiten. Genau wie a Zyklotron Ein Synchrotron ist ein Beschleuniger, bei dem die Teilchen einer Kreisbahn folgen. Im Gegensatz zu einem Zyklotron kreisen jedoch alle Teilchen mit dem gleichen Radius. Anstelle einer scheibenförmigen Kammer wird daher ein Rohr verwendet. Gerade Abschnitte dieser Röhre werden als Linearbeschleuniger verwendet, und in Kurven werden starke Magnete verwendet, um die Partikel in der richtigen Bahn zu halten.

Elektronenpakete

Bei der Energien wo ein Synchrotron arbeitet, alle Teilchen, unabhängig von ihrem kinetische Energie, die gleiche Geschwindigkeit: ihre Geschwindigkeit nähert sich der der Licht. Die Partikel sausen in Paketen um das Gerät herum (Bündel) die so nah wie möglich beieinander gehalten werden. Wenn die Energie eines Teilchens etwas niedriger ist als die des anderen, wird dieses Teilchen hinterherhinken und erfährt daher eine größere Beschleunigung in den Beschleunigerteilen. Bei Teilchen mit zu viel Energie ist es umgekehrt. Diese Kompression hält die Partikel in einer Linie.

In modernen Synchrotrons werden mehrere Pakete (Bündel) gleichzeitig mit Partikeln herumlaufen. Die Gesamtmenge der Partikel im Ring wird als elektrischer Strom in . ausgedrückt Ampere, ist der Strom die Gesamtzahl der elementaren Ladungsträger im Ring multipliziert mit der Anzahl der Durchgänge pro Sekunde.

Synchrotrons können nicht verwendet werden, um Teilchen aus dem Stillstand zu beschleunigen. Daher sogenannte Injektoren verwendet, um Teilchen mit bereits hoher Energie in den Synchrotronring zu bringen. Der erste Beschleuniger ist oft a Linearbeschleuniger (LINAC), wie im Diagramm von . zu sehen Soleil über. Das Synchrotron selbst kann die Teilchen dann weiter beschleunigen.

Ziel

In dem Physik Synchrotrons werden für drei völlig unterschiedliche Zwecke verwendet:

1. Als Produzent schneller Teilchen, die dann in einem Experiment außerhalb des Rings verwendet werden können.
2. Als Produzent schneller Teilchen, die innerhalb des Rings kollidieren können: a Collider.
3. Als Produzent von Synchrotronstrahlung: die Strahlung, die schnelle Teilchen emittieren, wenn sie durch eine Biegung gezwungen werden. Dieser Typ ist oft Lichtquelle (Lichtquelle oder Photonenquelle) erwähnt.

Diese drei Targets schließen sich fast gegenseitig aus, sie benötigen jeweils ein eigenes Synchrotron. Als Beispiel: Für die ersten beiden ist die Synchrotronstrahlung eine Belastung, weil die Teilchen durch die Emission von Strahlung einen Teil ihrer Energie verlieren. Ein für die Teilchenphysik verwendetes Synchrotron hat daher einen möglichst großen Radius, um die Menge an Synchrotronstrahlung bei gleicher Energie zu minimieren.

Produktion

Zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung werden meist Elektronen-Synchrotrons verwendet, die neben den gewöhnlichen Ablenkmagneten noch andere Möglichkeiten haben, die Teilchen möglichst viel Strahlung in die gleiche Richtung abstrahlen zu lassen (Undulatoren und Wiggler). Die Strahlung verlässt den Ring in einem sogenannten Strahllinie wo es für alle Arten von Experimenten verwendet wird. Die Strahlung liegt in Bereichen zwischen den Vakuum ultraviolett und schwierig röntgen.

Anwendungen

• Biowissenschaften: Kristallographie von Protein und große Moleküle
• LIGAMikrofabrikation
• Medikamentenentwicklung
• Entwerfen von "brennenden" Computerchips in Metallen Waffeln
• Spektroskopie mit Röntgenstrahlen zur Bestimmung der Stoffzusammensetzung
• Reaktion lebender Zellen auf Medikamente
• Fluoreszenz-Forschung
• Halbleiter-Forschung
• geologisch Materialforschung
• Bildgebende medizinische Forschung
• Protonentherapie für manchen Krebse behandeln
• Konfokale Mikroskopie

Synchrotrons auflisten

• Hinweis: für Teilchenbeschleuniger vom Typ Collider die Energie ist oft das Doppelte der hier genannten Zahl für nur einen Strahl.

Siehe auch

• Synchrotronstrahlung

Externe Links

Quellen

• (und) Quellen auflisten
• (und) lichtquellen.org
• (und) Website SESAM, Jordanien
• (und) Australisches Synchrotron
• (und) Diamond UK Synchrotron
• (und) CERN Large Hadron Collider
• (und) Website SRS, Daresbury, Vereinigtes Königreich. Geschlossen
• (und) Brasilianisches Synchrotronlichtlabor
• (und) Ein Miniatur-Synchrotron: Kleines Synchrotron bietet Forschern die Möglichkeit, fortgeschrittene Röntgenexperimente in ihrem eigenen Labor durchzuführen. Technologieüberprüfung, 04. Februar 2008

Theorie

• (und) Kosmische Magnetobremsstrahlung (Synchrotronstrahlung), von Ginzburg, V. L., Syrovatskii, S. I., ARAA, 1965
• (und) Entwicklungen in der Theorie der Synchrotronstrahlung und ihrer Reabsorption, von Ginzburg, V. L., Syrovatskii, S. I., ARAA, 1969
• (und) Röntgendatenbroschüre Handbuch

Interview

• (und) Podcast-Interview mit einem Forscher der Europäische Synchrotronstrahlungsanlage

Siehe die Kategorie Synchrotrons von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.