Hvad er en lineær accelerator?
En lineær accelerator er en enhed, der accelererer stof til en høj hastighed ved at bevæge den ned ad en lineær sti med elektromagnetiske felter. Udtrykket bruges oftest til at henvise til en lineær partikelaccelerator eller Linac, der accelererer atomer eller subatomære partikler. "Lineær accelerator" kan også henvise til enheder, der bruger elektromagnetisme til at drive større genstande, såsom spirvåben og jernbanevåben. Lineære partikelacceleratorer bruges ofte i medicin, industri og videnskabelige eksperimenter, og elektromagnetiske acceleratorer til større genstande kan have fremtidige anvendelser til formål såsom rumrejser og våben.
En lineær partikelaccelerator fyrer magnetisk ladede partikler. Disse kan være hele ladede atomer, kaldet ioner eller subatomære partikler, såsom protoner og elektroner. Først genereres partiklen, der skal accelereres, af en elektromagnetisk anordning, såsom en katode eller ionkilde og frigivet i et rørformet vakuumkammer foret med elektroder. ElektroderneDerefter får energi til at skabe svingende magnetfelter, der giver energi til partiklen og accelererer den ned ad røret mod enhedens mål. Det nøjagtige arrangement af elektroderne i røret, kraften og hyppigheden af energien, der sendes ind i elektroderne, og størrelsen på elektroderne varierer alle afhængigt af de partikler, der accelereres og formålet med enheden.
Et enkelt og meget almindeligt eksempel er katodestråle -røret, der ofte bruges i fjernsyn, skærme og andre displayteknologier. Katodestråle -røret driver elektroner ned ad røret, indtil de rammer et fast mål ved rørets ende lavet af selvlysende materialer kaldet fosfor, som normalt er metalsulfidforbindelser. Dette får en del af energien fra elektronerne til at blive frigivet som en emission af elektromagnetisk energi i bølgelængderne, som det menneskelige øje registrerer som synligt lys. RøntgenmaskinerBrugt i medicin og biologisk forskning følger et lignende princip, fyringsstrømme af elektroner til kobber, molybdæn eller wolfram til at producere røntgenemissioner, der kan bruges til billeddannelse eller med mere kraftfulde enheder, strålebehandling.
Lineære partikelacceleratorer bruges også i videnskabelig forskning. Små enheder bruges ofte til billeddannelse i biologisk og arkæologisk forskning. Lineære acceleratorer, der bruges til forskning, varierer meget i størrelse og kan nå virkelig kolossale dimensioner på grund af de ekstremt høje energiniveau, der er nødvendige for at producere nogle af de fænomener, der er undersøgt i moderne fysik. Den største lineære partikelaccelerator på Jorden, der ligger ved SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory i Menlo Park, Californien, er to miles lang.
De bruges også i nogle industrielle processer. Nogle siliciumchips, der bruges i moderne elektronik, fremstilles i en proces, der indeholder acceleratorer, der driver hele ladede atomer i stedet for subAtompartikler, der tillader meget præcis placering af atomer under produktionen. Acceleratorer kan også bruges til at implantere ioner i overfladen af materialer såsom stål, ændre materialets struktur for at gøre det mere modstandsdygtigt over for revner kemisk korrosion.
Udtrykket "lineær accelerator" bruges også undertiden til enheder, der driver større objekter på en lignende måde ved hjælp af elektromagnetisme til at fremskynde et projektil langs en lige sti. Disse fungerer ved at køre elektricitet gennem enten en metalspole, der er pakket rundt om enheden, et design kaldet en spirol, massedriver eller Gauss -pistol eller gennem et par metalskinner placeret parallelt med hinanden, kaldet en jernbane. Et objekt lavet af et ferromagnetisk materiale, såsom jern, kan accelereres ned ad tønden på enheden med de magnetiske felter produceret ved korrekt tidsbestemte elektriske strømme. Coilguns er blevet foreslået som en mulig måde at starte laster fra jordoverfladen til det ydre rum, og begge spirvåbenS og jernbaner undersøges som mulige våben.