ElektronenbeschleunigerEin Elektronenbeschleuniger ist ein technisches Gerät, das freie Elektronen in eine sehr schnelle Bewegung versetzt. Prinzip und ArtenVon 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. Bei so hohen Geschwindigkeiten muss zur Beschreibung statt der klassischen Mechanik die relativistische Mechanik angewandt werden; nach ihr kann z. B. die kinetische Energie der Elektronen auch dann noch anwachsen, 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 wenige 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
Für Forschungszwecke und zur gezielten Erzeugung von Synchrotronstrahlung werden Energien im GeV-Bereich verwendet. AnwendungsgebieteElektronenbeschleuniger werden in Industrie und Medizin für verschiedene Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel
Anlagenbeispiele
Literatur
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