Akcelerator liniowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Akcelerator liniowy w synchrotronie SOLARIS
Powielacz napięcia z akceleratora Cockkrofta-Waltona (1937). Obecnie eksponowany w Muzeum Nauki w Londynie

Akcelerator liniowy (liniak) – rodzaj akceleratora, w którym przyspieszane polem elektrycznym cząstki poruszają się po torach w przybliżeniu prostoliniowych.

Akcelerator – urządzenie służące do przyspieszania cząstek elementarnych lub jonów do prędkości bliskich prędkości światła. Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym są przyspieszane w polu elektrycznym. Do skupienia cząstek w wiązkę oraz do nadania im odpowiedniego kierunku używa się odpowiednio ukształtowanego, w niektórych konstrukcjach także zmieniającego się w czasie, pola magnetycznego lub elektrycznego.Akcelerator liniowy z falą bieżącą – akcelerator cząstek, w którym cząstki przyspieszane są za pomocą bieżącej fali elektromagnetycznej. Falę taką uzyskuje się w falowodzie zakończonym oporem falowym. Wektor elektryczny fali bieżącej porusza się wzdłuż osi akceleratora. Gdy cząstka porusza się synchronicznie z prędkością taką samą jak prędkość fazowa rozchodzącej się fali, to podlega ona działaniu stałego przyspieszenia.

Ważniejsze typy akceleratorów liniowych:

  • o stałym kierunku i wartości pola elektrycznego (elektrostatyczne):
  • akcelerator Van de Graaffa - powietrzny (1- 2 MV), ciśnieniowy (5 - 6 MV),
  • akcelerator Van de Graaffa typu tandem - (do 20 MV),
  • kaskadowy Cockkrofta-Waltona - wytwarza napięcie powielaczem napięcia (1,5 MV),
  • napięciem przyspieszającym wysokiej częstości:
  • akcelerator liniowy z falą bieżącą - poruszana się w falowodzie synchronicznie z elektromagnetyczną falą bieżącą,
  • akcelerator liniowy z falą stojącą - cząstka jest przyspieszana przez zmienne, indukowane synchronicznie z jej przelotem pole elektryczne między szczelinami w układzie cylindrycznych elektrod lub poruszana się w falowodzie synchronicznie z elektromagnetyczną falą stojącą.
  • Jednym z najbardziej znanych jest akcelerator liniowy Uniwersytetu Stanforda - SLAC.

    Częstotliwość (częstość) – wielkość fizyczna określająca liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.Tor ruchu (trajektoria) – w kinematyce krzywa zakreślana w przestrzeni przez poruszające się ciało. Jeżeli wypadkowa siła działająca na ciało wynosi 0, wówczas z I zasady dynamiki Newtona wynika, że ciało porusza się po torze prostoliniowym. Jeżeli na poruszające się ciało działa niezrównoważona siła, której kierunek nie jest styczny do toru ruchu, wówczas tor ruchu jest krzywoliniowy.

    Zastosowania[ | edytuj kod]

    Akcelerator liniowy jest stosowany do przyspieszania ciężkich jonów. Rozpędzanie masywnych cząstek w cyklotronie wymagałoby użycia bardzo silnych elektromagnesów do zakrzywienia ich toru. Z drugiej strony akceleratory liniowe stosuje się również do przyspieszania lekkich cząstek (np. elektronów) do prędkości relatywistycznych. W cyklotronie cząstki te tracą znaczną ilość energii na promieniowanie synchrotronowe.

    Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.Energia gr. ενεργεια (energeia) – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do wykonania pracy.

    Liniaki używane są m.in. w diagnostyce medycznej, leczeniu, i sterylizacji, w chemii - do przeprowadzania reakcji radiacyjnych, oraz w badaniach fizyki wysokich energii i w fizyce jądrowej.

    Przypisy[ | edytuj kod]

    1. Praca zbiorowa: Encyklopedia Fizyki. T. I. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1972, s. 47-48.
    2. E.A. Knapp, Applications of linear accelerators, IAEA (ang.).

    Bibliografia[ | edytuj kod]

  • Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)
  • Fala stojąca – fala, której grzbiety i doliny nie przemieszczają się. Fala stojąca powstaje na skutek interferencji dwóch takich samych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach. Zwykle efekt ten powstaje np. poprzez nałożenie na falę biegnącą fali odbitej.Pole elektryczne – stan przestrzeni otaczającej ładunki elektryczne lub zmienne pole magnetyczne. W polu elektrycznym na ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna.




    Warto wiedzieć że... beta

    Akcelerator elektrostatyczny lub akcelerator van de Graaffa – akcelerator liniowy wytwarzający strumień jonów o energiach kinetycznych kilku megaelektronowoltów (MeV). Cząstki naładowane uzyskują energię dzięki przyspieszaniu w silnym stałym polu elektrostatycznym wytworzonym przez generator Van de Graaffa, w którym ładunek elektryczny zgromadzony jest na metalowej kopule.
    Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda (ang. Stanford Linear Accelerator Center, SLAC) to jeden z największych ośrodków badawczych fizyki cząstek elementarnych posiadający m.in. akcelerator liniowy LINAC o długości ponad 3 km. Ośrodek jest położony na południe od San Francisco, w Palo Alto. Znajduje się na Uniwersytecie Stanforda.
    Cząstka – bardzo mała ilość (pyłek, okruch) lub stosunkowo niewielka część większej całości (Galaktyka jest cząstką kosmosu). W naukach przyrodniczych (fizyka, chemia) cząstka oznacza mały fragment materii (np. cząstka kurzu), który ma zwarty kształt, w odróżnieniu od nici czy włókna.
    Elektromagnes – urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego. Zbudowany jest z cewki nawiniętej zazwyczaj na rdzeniu ferromagnetycznym, o otwartym obwodzie magnetycznym, zwiększającym natężenie pola magnetycznego w części otoczenia zwojnicy. Pole magnetyczne wytwarzane przez elektromagnes wzrasta przy wzroście natężenia prądu elektrycznego płynącego przez cewkę. Pole magnetyczne zanika, gdy prąd przestaje płynąć.
    Muzeum Nauki w Londynie (ang. Science Museum) – muzeum nauki i techniki. Bezpośredniej inspiracji do powstania tego muzeum dostarczyła Światowa Wystawa w Londynie, zorganizowana w 1851 r. jako pierwsza o prawdziwie międzynarodowym charakterze (wzięło w niej udział 17 160 wystawców). Prezentowano głównie dorobek przemysłu, górnictwa i rolnictwa, w tym wiele ówczesnych nowości technicznych oraz naukowych. Większość z prezentowanych osiągnięć pochodziło z terenu Wielkiej Brytanii oraz całego Imperium Brytyjskiego.
    Akcelerator liniowy z falą stojącą – rodzaj przyspieszacza cząstek wykorzystującego stojącą falę elektromagnetyczną do rozpędzania cząstek, głównie protonów i ciężkich jonów, przyspieszają protony do energii rzędu 100 MeV.
    Promieniowanie synchrotronowe – promieniowanie elektromagnetyczne o charakterze nietermicznym, podobne do promieniowania cyklotronowego, lecz generowane przez naładowane cząstki (głównie elektrony) poruszające się z prędkością bliską prędkości światła w polu magnetycznym, w wyniku czego są przyspieszane po krzywoliniowych torach. Można je uzyskać sztucznie w pierścieniach akumulacyjnych synchrotronów lub naturalnie w wyniku szybkiego ruchu elektronów przez pola magnetyczne w przestrzeni kosmicznej. Promieniowanie synchrotronowe zawiera typowo pasma podczerwone, widzialne, ultrafioletu oraz X.

    Reklama