Teilchenbeschleunigertypen (Zusammenfassung)

Titel:

Teilchenbeschleunigertypen (Zusammenfassung)

Note: 12 Klasse: 12

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Arbeit: Referat Teilchenbeschleuniger

Was ist ein Teilchenbeschleuniger
Teilchenbeschleuniger dienen zur Beschleunigung von geladenen Teilchen. Diese können Elementarteilchen,
Ionen oder sogar geladene Moleküle sein. Ihre Verwendung finden Teilchenbeschleuniger in den
verschiedensten Themenbereichen:
Physik: Kernphysik, Teilchenphysik
Chemie: Massenspektrometer
Medizin: Strahlentherapie
Industrie: Materialuntersuchung
Energieumwandlung: Wel Wkin
Beschleunigertypen
Linearbeschleuniger
Bei einem Linearbeschleuniger werden die Teilchen auf geladene Strecken beschleunigt. Die Beschleunigung
der Teilchen findet jeweils zwischen den Driftröhren statt (innerhalb der Röhren herrscht ein Faraday-Käfig),
die so umgepolt werden, dass das Teilchen zwischen zwei benachbarten Driftröhren beschleunigt wird.
Synchrotron
Als Ringbeschleuniger liefert das Synchrotron den enormen Vorteil, dass die Beschleunigungsstrecke mehrfach
durchlaufen werden kann bis die Teilchen die gewünschten Energien erreicht haben. Damit die Teilchen die
Strecke mehrmals durchlaufen können werden sie von Dipolmagneten, deren Stärke mit der Geschwindigkeit
zunimmt auf ihrer Bahn gehalten. Um dafür zu sorgen, dass die Teilchen des Strahles sich selbst nicht abstoßen
werden Quadrupolmagnete innerhalb der Vakuumröhre eines Synchrotrons verwendet, die durch ständige
Umpolung die Teilchen bündeln.
Zyklotron
Beim Zyklotron werden die geladenen Teilchen in der Mitte(2) des
Beschleunigers eingeführt. Dort werden sie zum ersten Mal durch eine
Spannung zwischen den Duanden(D1, D2) Beschleunigt innerhalb eines
Duanden wirkt keine elektrische Kraft mehr. Ein senkrecht zur
bewegungsebene herrschende Magnetfeld sorgt durch die Lorentzkraft dafür,
dass die Teilchen innerhalb der Duanden eine halbe Kreisbahn beschreiben.
Während sich die Teilchen innerhalb eines Duanden befinden wird das
elektrische Feld umgepolt, sodass die Teilchen solange beschleunigt werden
können, bis sie schließlich vom Ablenkkondensator aus dem Beschleuniger gelenkt werden.
Bei einem klassischen Zyklotron gibt es den großen Vorteil, dass die
Umlaufdauerbei konstantem Magnetfeld und konstanter Frequenz auch die
Umlaufdauer T konstant bleibt.
Mit zunehmender Geschwindigkeit nimmt so
auch der Radius von alleine zu.
Solche Zyklotrone erreichen Energien bis zu
100 MeV.

Quelle: cern.ch http://leifi.physik.uni-muenchen.de/ wikipedia

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