ตัวเร่งความเร็วเชิงเส้นคืออะไร?

accelerator เชิงเส้นเป็นอุปกรณ์ที่เร่งความเร็วให้กับความเร็วสูงโดยการเคลื่อนย้ายไปตามเส้นทางเชิงเส้นด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคำนี้มักใช้เพื่ออ้างถึงตัวเร่งอนุภาคเชิงเส้นหรือ Linac ซึ่งเร่งอะตอมหรืออนุภาคย่อยอะตอม“ ตัวเร่งความเร็วเชิงเส้นยังสามารถอ้างถึงอุปกรณ์ที่ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนวัตถุขนาดใหญ่เช่น Coilguns และ Railgunsตัวเร่งอนุภาคเชิงเส้นมักใช้ในการแพทย์อุตสาหกรรมและการทดลองทางวิทยาศาสตร์และเครื่องเร่งความเร็วแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับวัตถุขนาดใหญ่อาจมีการใช้งานในอนาคตสำหรับวัตถุประสงค์เช่นการเดินทางในอวกาศและอาวุธสิ่งเหล่านี้สามารถเป็นอะตอมที่มีประจุทั้งหมดเรียกว่าไอออนหรืออนุภาค subatomic เช่นโปรตอนและอิเล็กตรอนอย่างแรกอนุภาคที่จะเร่งตัวถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแคโทดหรือแหล่งไอออนและปล่อยออกสู่ห้องสูญญากาศรูปท่อที่เรียงรายไปด้วยขั้วไฟฟ้าอิเล็กโทรดจะได้รับพลังในการสร้างสนามแม่เหล็กแบบสั่นซึ่งส่งพลังงานไปยังอนุภาคและเร่งความเร็วลงไปที่เป้าหมายของอุปกรณ์การจัดเรียงที่แม่นยำของขั้วไฟฟ้าภายในท่อพลังงานและความถี่ของพลังงานที่ส่งไปยังขั้วไฟฟ้าและขนาดของขั้วไฟฟ้าทั้งหมดจะแตกต่างกันไปตามอนุภาคที่เร่งและวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์

ตัวอย่างที่เรียบง่ายและทั่วไปคือหลอดเรย์แคโทดที่ใช้กันทั่วไปในโทรทัศน์จอภาพและเทคโนโลยีการแสดงอื่น ๆหลอดเรย์แคโทดขับเคลื่อนอิเล็กตรอนลงท่อจนกว่าพวกเขาจะโจมตีเป้าหมายที่เป็นของแข็งที่ปลายท่อที่ทำจากวัสดุเรืองแสงที่เรียกว่าฟอสเฟอร์ซึ่งมักจะเป็นสารประกอบซัลไฟด์โลหะสิ่งนี้ทำให้ส่วนหนึ่งของพลังงานของอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาเป็นการปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในความยาวคลื่นที่ดวงตาของมนุษย์ตรวจพบว่าเป็นแสงที่มองเห็นได้เครื่องเอ็กซ์เรย์ที่ใช้ในการแพทย์และการวิจัยทางชีวภาพเป็นไปตามหลักการที่คล้ายกันการยิงลำธารของอิเล็กตรอนเป็นทองแดงโมลิบดีนัมหรือทังสเตนเพื่อผลิตการปล่อยรังสีเอกซ์ที่สามารถใช้สำหรับการถ่ายภาพหรืออุปกรณ์ที่ทรงพลังกว่าเครื่องเร่งอนุภาคยังใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์อุปกรณ์ขนาดเล็กมักใช้สำหรับการถ่ายภาพในการวิจัยทางชีววิทยาและโบราณคดีตัวเร่งความเร็วเชิงเส้นที่ใช้สำหรับการวิจัยมีขนาดแตกต่างกันอย่างมากและสามารถเข้าถึงขนาดมหึมาอย่างแท้จริงเนื่องจากระดับพลังงานที่สูงมากที่จำเป็นในการผลิตปรากฏการณ์บางอย่างที่ศึกษาในฟิสิกส์สมัยใหม่ตัวเร่งอนุภาคเชิงเส้นที่ใหญ่ที่สุดในโลกตั้งอยู่ที่ห้องปฏิบัติการเร่งความเร็วแห่งชาติ SLAC (Stanford Linear Linear Accelerator) ใน Menlo Park รัฐแคลิฟอร์เนียมีความยาวสองไมล์

พวกเขายังใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมบางอย่างชิปซิลิกอนบางตัวที่ใช้ในอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยผลิตขึ้นในกระบวนการที่รวมตัวเร่งความเร็วซึ่งขับเคลื่อนอะตอมที่มีประจุทั้งหมดแทนที่จะเป็นอนุภาค subatomic ทำให้การจัดวางอะตอมที่แม่นยำมากในระหว่างการผลิตเครื่องเร่งความเร็วยังสามารถใช้ในการปลูกถ่ายไอออนในพื้นผิวของวัสดุเช่นเหล็กการเปลี่ยนโครงสร้างของวัสดุเพื่อให้ทนต่อการกัดกร่อนทางเคมีแตกมากขึ้น

คำว่า "ตัวเร่งความเร็วเชิงเส้น" บางครั้งก็ใช้สำหรับอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนวัตถุในทำนองเดียวกันโดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อเร่งความเร็วกระสุนปืนไปตามเส้นทางตรงงานเหล่านี้โดยใช้กระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดโลหะล้อมรอบถังของอุปกรณ์การออกแบบที่เรียกว่า Coilgun, Mass Driver หรือ Gauss Gun หรือผ่านรางโลหะคู่หนึ่งวางขนานกันซึ่งเรียกว่า Railgunวัตถุที่ทำจากวัสดุ ferromagnetic เช่นเหล็กสามารถเร่งความเร็วลงถังของอุปกรณ์ด้วยสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยกระแสไฟฟ้าที่เหมาะสมCoilguns ได้รับการเสนอเป็นวิธีที่เป็นไปได้ในการเปิดตัวสินค้าจากพื้นผิวโลกสู่อวกาศด้านนอกและทั้ง Coilguns และ Railgunsกำลังทำการวิจัยเป็นอาวุธที่เป็นไปได้