Was ist ein linearer Beschleuniger?

Ein linearer Beschleuniger ist ein Gerät, das eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt, indem sie es mit elektromagnetischen Feldern einen linearen Pfad hinunter bewegen.Der Begriff wird am häufigsten verwendet, um sich auf einen linearen Partikelbeschleuniger oder einen Linac zu beziehen, der Atome oder subatomare Partikel beschleunigt.„Linearer Beschleuniger kann auch auf Geräte verweisen, mit denen Elektromagnetismus größere Objekte wie Spulen und Railguns vorantreiben können.Lineare Partikelbeschleuniger werden in der Medizin, in der Industrie und in wissenschaftlichen Experimenten üblicherweise verwendet, und elektromagnetische Beschleuniger für größere Objekte können zukünftige Anwendungen für Zwecke wie Raumfahrt und Waffen haben.

Ein lineares Partikelbeschleuniger feuert magnetisch geladene Partikel ab.Dies können ganze geladene Atome, als Ionen bezeichnete oder subatomare Teilchen wie Protonen und Elektronen bezeichnet werden.Zunächst wird das zu beschleunigte Teilchen durch ein elektromagnetisches Gerät wie eine Kathode oder eine Ionenquelle erzeugt und in eine mit Elektroden ausgekleidete Rohrförmigkeitsvakuumkammer freigesetzt.Die Elektroden werden dann mit Energie versorgt, um oszillierende Magnetfelder zu erzeugen, die dem Partikel Energie verleihen und es den Röhrchen in Richtung des Geräteziels beschleunigen.Die genaue Anordnung der Elektroden im Röhrchen, die Leistung und Frequenz der in die Elektroden gesendeten Energie und die Größe der Elektroden variieren je nach den zu beschleunigten Partikeln und dem Zweck des Geräts.

Ein einfaches und sehr häufiges Beispiel ist die Kathodenstrahlröhre, die üblicherweise in Fernsehern, Monitoren und anderen Display -Technologien verwendet wird.Der Kathodenstrahlrohr treibt Elektronen den Röhrchen hinunter, bis sie ein festes Ziel an den Röhrchen erreichen, die aus Lumineszenzmaterialien bezeichnet werden, die Phosphoren genannt werden und normalerweise Metallsulfidverbindungen sind.Dies führt dazu, dass ein Teil der Energie der Elektronen als Emission der elektromagnetischen Energie in den Wellenlängen freigesetzt wird, die das menschliche Auge als sichtbares Licht erkennt.Röntgenmaschinen, die in Medizin und biologischer Forschung verwendet werden, folgen einem ähnlichen Prinzip, das Elektronenströme in Kupfer, Molybdän oder Wolfram zur Herstellung von Röntgenemissionen, die für die Bildgebung verwendet werden könnenPartikelbeschleuniger werden auch in der wissenschaftlichen Forschung verwendet.Kleine Geräte werden häufig zur Bildgebung in der biologischen und archäologischen Forschung verwendet.Die für die Forschung verwendeten linearen Beschleuniger variieren stark in der Größe und können aufgrund der extrem hohen Energieniveaus, die zur Herstellung einiger der in der modernen Physik untersuchten Phänomene erforderlich sind, wirklich kolossale Dimensionen erreichen.Der größte lineare Partikelbeschleuniger der Erde im SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory in Menlo Park, Kalifornien, ist zwei Meilen lang.

Sie werden auch in einigen industriellen Prozessen eingesetzt.Einige Siliziumchips, die in der modernen Elektronik verwendet werden, werden in einem Prozess hergestellt, der Beschleuniger enthält, die ganze geladene Atome anstelle von subatomaren Partikeln vorantreiben, was eine sehr präzise Platzierung von Atomen während der Produktion ermöglicht.Beschleuniger können auch verwendet werden, um Ionen in der Oberfläche von Materialien wie Stahl zu implantieren und die Struktur des Materials zu verändern, um es resistenter gegen Risse chemische Korrosion zu machen.

Der Begriff „linearer Beschleuniger“ wird manchmal auch für Geräte verwendet, die größer vorantreibenObjekte in ähnlicher Weise, wobei Elektromagnetismus ein Projektil entlang eines geraden Pfades beschleunigt.Diese Arbeiten, indem sie Elektrizität durch eine Metallspule leiten, die um den Lauf des Geräts gewickelt ist, ein Design, das als Spule, Massenfahrer oder Gauß -Pistole bezeichnet wird, oder durch ein Paar Metallschienen, die parallel zueinander positioniert sind, als Railgun bezeichnet.Ein Objekt aus ferromagnetischem Material wie Eisen kann mit den Magnetfeldern, die durch ordnungsgemäß zeitgesteuerte elektrische Ströme erzeugt werden, über den Lauf des Geräts beschleunigt werden.Spulen wurden vorgeschlagen, um Ladungen von der Erdoberfläche in den Weltraum zu starten, und sowohl Spulen als auch Railgunswerden wie möglich erforscht.