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Betatron


Das Betatron (anschaulich auch Elektronenschleuder genannt) ist ein für leichte geladene Teilchen wie Elektronen oder Positronen geeigneter Kreisbeschleuniger. Es wurde zur Strahlentherapie und zur Durchstrahlungsprüfung eingesetzt, jedoch durch die besser regelbaren Elektronen-Linearbeschleuniger verdrängt.

Das Betatron ähnelt dem Zyklotron, da die beschleunigten Teilchen durch ein Magnetfeld auf einer spiralähnlichen Bahn gehalten werden. Es besitzt jedoch keine Beschleunigungselektroden; stattdessen ist das Magnetfeld zeitlich veränderlich. Nach dem Induktionsgesetz, einer der Maxwellschen Gleichungen, induziert eine zeitliche Änderung des magnetischen Flusses ein ringförmiges elektrisches Feld. Mit diesem werden die Elektronen beschleunigt. Der ringförmige Elektronenstrahl stellt gewissermaßen die Sekundärspule eines Wechselstrom-Transformators dar. Die Energiegrenze des Betatrons liegt bei etwa 200 MeV, die Elektronen haben dann nahezu Lichtgeschwindigkeit.

Die freien Elektronen zur Beschleunigung stammen aus einer Glühkathode und nicht aus einem radioaktiven Präparat. Das Betatron hat daher mit Radioaktivität (Betazerfall) nichts zu tun, sondern wurde anscheinend wegen der Ähnlichkeit des beschleunigten Strahls mit Betastrahlung so benannt.

Das erste funktionsfähige Betatron wurde 1935 von Max Steenbeck im Forschungslabor der Siemens-Schuckertwerke Berlin entwickelt, jedoch zunächst geheim gehalten und wegen anderer Schwerpunktsetzungen nicht weiterverfolgt. [1] [2] [3] [4] [5] Unabhängig davon wurde ein Betatron 1940 auch von Donald William Kerst an der University of Illinois gebaut. Kerst bezog sich in seiner Veröffentlichung im Physical Review ausdrücklich auf Rolf Wideröe, der die Idee zum Betatron bereits in den 1920er Jahren gehabt hatte.

1942 begann Konrad Gund bei Siemens-Reiniger in Erlangen mit der Entwicklung des ersten in Deutschland industriell produzierten 6 MeV-Betatrons (s.Abbildung). Es wurde nach dem Krieg 1946 in Göttingen in der Krebstherapie und der Grundlagenphysik eingesetzt.

Siehe auch

Weitere Elektronenbeschleuniger sind u. a.:

Literatur

  • Hanno Krieger: Strahlungsquellen für Technik und Medizin – Teubner Verlag 2005 – ISBN 3-8351-0019-X

Weblinks

 Commons: Betatrons  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. Pedro Waloschek: Rolf Wideröe über sich selbst: Leben und Werk eines Pioniers des Beschleunigerbaues und der Strahlentherapie. Vieweg+Teubner , 1994, ISBN 978-3528065867, S. 68-69
  2. Wolfgang U. Eckart: 100 Jahre organisierte Krebsforschung. Georg Thieme Verlag , 2000, ISBN 978-3131056610, S. 140
  3. Harry Friedmann: Einführung in die Kernphysik Wiley-VCH Verlag , 2014, ISBN 978-3527412488, S. 357
  4. Vom Atom zur Kernenergie Walter Kaiser. Website von VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V. 4. November 2015. Abgerufen am 10. Dezember 2016.
  5. Sergei S. Molokov,R. Moreau,H. Keith Moffatt: Magnetohydrodynamics: Historical Evolution and Trends. Springer, 2007, ISBN 978-1841271729, S. 56

Kategorien: Beschleunigerphysik

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Betatron (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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