Elektronenbeschleuniger - LinkFang.de





Elektronenbeschleuniger


Ein Elektronenbeschleuniger ist ein technisches Gerät, das freie Elektronen in eine sehr schnelle Bewegung versetzt.

Prinzip und Arten

Von einer Glühkathode freigesetzte Elektronen werden zunächst mit einer Elektronenkanone in einem stationären elektrischen Feld beschleunigt. Danach werden sie durch elektrische Wechselfelder weiterbeschleunigt, entweder auf gerader Bahn (Linearbeschleuniger) oder auf mehr oder weniger ringförmiger Bahn, die durch Ablenkung in Magnetfeldern erreicht wird (Betatron, Mikrotron, Synchrotron, Rhodotron).

Elektronen können leicht auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit gebracht werden. Schon nach Durchlaufen einer Spannung von 80 kV (Kilovolt) haben sie 50 % der Lichtgeschwindigkeit. Sie erfahren dabei eine relativistische Massenzunahme, das heißt, ihre kinetische Energie wächst auch dann noch an, wenn ihre Geschwindigkeit sich kaum noch erhöht.

Mit magnetischer Ablenkung arbeitende Beschleuniger zwingen die Elektronen auf gekrümmte Bahnen. Dabei entsteht Synchrotronstrahlung, die einerseits den Elektronen Energie entzieht (für sehr hohe Energien werden daher besser Linearbeschleuniger verwendet), andererseits jedoch als hoch brillante Quelle von Ultraviolett- und Röntgenstrahlung genutzt werden kann.

Um den Elektronenstrahl außerhalb des Vakuums des Beschleunigers nutzen zu können, muss er ein Austrittsfenster passieren. Dieses kann zum Beispiel aus einer einige Mikrometer dicken Titanfolie bestehen; es gibt aber auch aerodynamische Fenster.

Die Energie der Elektronen bestimmt deren Eindringtiefe in Material.

Bei industriell verwendeten Elektronenbeschleunigern werden unterschieden

  • Niederenergie-Elektronenbeschleuniger Beschleunigungsenergien von 70 keV bis 300 keV,
  • Mittelenergie-Beschleuniger für 500 keV bis 3 MeV,
  • Hochenergie-Beschleuniger von 3 MeV bis zu 10 MeV.

Anwendungsgebiete

Elektronenbeschleuniger werden in Industrie und Medizin für verschiedene Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel

Anlagenbeispiele

  • Der Beschleuniger mit der weltweit bisher höchsten Elektronenenergie, fast 50 GeV, ist der Linearbeschleuniger des SLAC in Kalifornien.
  • Das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg, eine der weltweit ersten Anlagen für die Forschung mit Elektronen im GeV-Energiebereich, nahm 1964 den Betrieb auf.
  • Speziell zur Erzeugung von Synchrotronstrahlung gebaute Anlagen gibt es heute (2015) weltweit. In Europa sind z.B. zu nennen
  • Kleinere Elektronenbeschleuniger arbeiten beispielsweise in weltweit rund 25 Sterilisationsanlagen, unter anderem in Kremsmünster (Österreich) (Sterilisation medizinischer Produkte), in Kalifornien und Texas (Lebensmittelsterilisation), vier in Deutschland und eine in der Schweiz.

Literatur

  • Hanno Krieger: Strahlungsquellen für Technik und Medizin. 2. Auflage, Springer 2013, ISBN 978-3-658-00589-4
  • Samy Hanna: RF Linear Accelerators for Medical and Industrial Applications. Artech House, 2012, ISBN 978-1-60807-090-9

Kategorien: Beschleunigerphysik

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

Änderungen: Alle Bilder mit den meisten Bildunterschriften wurden entfernt. Ebenso alle zu nicht-existierenden Artikeln/Kategorien gehenden internen Wikipedia-Links (Bsp. Portal-Links, Redlinks, Bearbeiten-Links). Entfernung von Navigationsframes, Geo & Normdaten, Mediadateien, gesprochene Versionen, z.T. ID&Class-Namen, Style von Div-Containern, Metadaten, Vorlagen, wie lesenwerte Artikel. Ansonsten sind keine Inhaltsänderungen vorgenommen worden. Weiterhin kann es durch die maschinelle Bearbeitung des Inhalts zu Fehlern gerade in der Darstellung kommen. Darum würden wir jeden Besucher unserer Seite darum bitten uns diese Fehler über den Support mittels einer Nachricht mit Link zu melden. Vielen Dank!

Stand der Informationen: August 201& - Wichtiger Hinweis: Da die Inhalte maschinell von Wikipedia übernommen wurden, ist eine manuelle Überprüfung nicht möglich. Somit garantiert LinkFang.de nicht die Richtigkeit und Aktualität der übernommenen Inhalte. Sollten die Informationen mittlerweile fehlerhaft sein, bitten wir Sie darum uns per Support oder E-Mail zu kontaktieren. Wir werden uns dann innerhalb von spätestens 10 Tagen um Ihr Anliegen kümmern. Auch ohne Anliegen erfolgt mindestens alle drei Monate ein Update der gesamten Inhalte.