Lineárny urýchľovač

Z WikiSkript
Clinac.jpg


Lineárny urýchľovač bol vytvorený na základe myšlienky nórskeho inžiniera Rolfa Wideroeho, ktorý v roku 1927 zostrojil prvý lineárny urýchľovač založený na postupnom urýchľovaní nabitých častíc elektrickým poľom. [1]

Delenie lineárnych urýchľovačov[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  1. Elektrostatické – podľa zdroja napätia:
    1. Cockcroftov-Waltonov urýchľovač
    2. Van de Graafov urýchľovač
  2. Vysokofrekvenčné – podľa typu vlny:
    1. urýchľovač s postupnou (nosnou) vlnou
    2. urýchľovač so stojatou vlnou

Elektrostatické lineárne urýchľovače[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Skladajú sa zo zdroja vysokého napätia, z dutej vákuovej urýchľovacej trubice a z terčíka, na ktorý dopadajú urýchlené častice.

Zdroj iónov uvoľňuje častice do systému. Nabité častice prechádzajú radou cylindrických alebo valcovitých elektród s postupne rastúcou dĺžkou (aby sa vykompenzovala rastúca rýchlosť častíc). Medzi elektródami je postupne rastúce vysoké napätie U. Nabitá častica s nábojom q je opakovane urýchľovaná elektrickým poľom na energiu E.[2][3]

E=q\cdot\sum Un

Medzery medzi elektródami usmerňujú letiace častice do úzkeho zväzku, ktorý dopadá na terčík a ten sa stáva zdrojom žiarenia X.

Cockcroftov-Waltonov urýchľovač[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Dôležitou zložkou je násobič napätia, ktorý zvýši získanú energiu už na zhruba 4 MeV.

Van de Graafov urýchľovač[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Prenáša náboje izolačným pásom na vysokonapäťovú elektródu spojenú s urýchľovacou trubicou. Energia častíc sa zvýši na 10 MeV.

Vysokofrekvenčné lineárne urýchľovače[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Jedná sa o urýchľovanie častíc bez potreby vysokého napätia. Zdroj emituje častice do priestoru valcových elektród, ktoré sú pripojené na striedavé elektrické napätie. K jednému pólu vysokofrekvenčného zdroja sú pripojené párne valce a k druhému pólu nepárne valce.

Ak sa kladne nabitá častica dostane do priestoru prvej elektródy so záporným potenciálom, získa určitú energiu a rýchlosť. Frekvencia striedavého napätia musí zodpovedať polarite valca, ktorá keď sa zmení (kladný potenciál), posunie časticu do priestoru medzi valcami a následne druhá elektróda, so záporným potenciálom, danú časticu urýchli (dodá jej energiu a rýchlosť).

Dĺžka elektród sa musí zvyšovať v závislosti od rýchlosti urýchľovanej častice. K samotnému urýchľovaniu častíc dochádza v priestore medzi valcovými elektródami. Častice sa vo vnútri valca pohybujú na základe zotrvačnosti. Takto urýchlené častice môžu získať energiu ~100 MeV. Urýchlené častice dopadajú na terčík, ktorým sa vytvára brzdné žiarenie s vysokou energiou fotónov (3−20 MeV).

Lineárny urýchľovač s postupnou (nosnou) vlnou[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Urýchľovaciu trubicu tvorí vlnovod, v ktorom sa nachádzajú kruhové clony v strede s otvorom. Elektróny sa uvoľnením zo zdroja stretnú s nosnou (elektromagnetickou) vlnou, ktorej fázová rýchlosť je menšia ako rýchlosť svetla, a dostanú sa tak trvale pod vplyv urýchľujúceho poľa.

Lineárny urýchľovač so stojatou vlnou[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Častica urýchlená vysokofrekvenčným lineárnym urýchľovačom sa na konci urýchľovacej dráhy odrazí späť, čím vznikne stojatá vlna s veľkým silovým poľom (urýchľuje elektróny do 10 MeV s frekvenciu 100–100 000 Hz).

Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Použitá literatura[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  1. Archiv závěrečné práce Michaela Richtrová PedF B-SPE FY3, MA3 /pedf_b/. [online].
  2. MAJER VLADIMÍR. Základy jaderné chemie. 1. vyd. Praha: SNTL, 1961, 607 s.
  3. HRAZDIRA IVO a MORNSTEIN VOJTĚCH. Lékařská biofyzika a přístrojová technika. 1. vyd. Brno: Neptun, 2001, 381 s.