Co to jest liniowy akcelerator?

Akcelerator liniowy to urządzenie, które przyspiesza materię do dużej prędkości, przesuwając ją w dół ścieżki liniowej z pól elektromagnetycznych. Termin ten jest najczęściej używany w odniesieniu do liniowego akceleratora cząstek lub LINAC, który przyspiesza atomy lub cząstki subatomowe. „Akcelerator liniowy” może również odnosić się do urządzeń wykorzystujących elektromagnetyzm do napędzania większych obiektów, takich jak Coilguns i Railguns. Akceleratory cząstek liniowych są powszechnie stosowane w eksperymentach medycyny, przemysłu i naukowych, a akceleratory elektromagnetyczne dla większych obiektów mogą mieć przyszłe zastosowania do celów, takich jak podróż kosmiczna i broń.

Liniowy akcelerator cząstek ognia magnetycznie naładowanych cząstek. Mogą to być całe naładowane atomy, zwane jonami lub cząstki subatomowe, takie jak protony i elektrony. Po pierwsze, cząsteczka do przyspieszenia jest generowana przez urządzenie elektromagnetyczne, takie jak katodę lub źródło jonowe i uwalniane do komory próżniowej w kształcie rury wyłożonej elektrodami. ElektrodyNastępnie są energetyzowane, aby stworzyć oscylacyjne pola magnetyczne, które nadają energię cząstce i przyspieszają ją w dół rurki w kierunku celu urządzenia. Dokładny układ elektrod w rurce, moc i częstotliwość energii wysłanej do elektrod oraz wielkość elektrod różnią się w zależności od przyspieszanych cząstek i celu urządzenia.

Prostym i bardzo powszechnym przykładem jest rurka Ray Cathode, powszechnie używana w telewizorach, monitorach i innych technologiach wyświetlania. Rurka promieniowa katody napędza elektrony w dół rurki, aż uderzają w stały cel na końcu rurki wykonanej z materiałów luminescencyjnych zwanych fosforami, które zwykle są związkami siarczku metali. Powoduje to uwalnianie części energii elektronów jako emisji energii elektromagnetycznej w długościach fali, które ludzkie oko wykrywa jako światło widzialne. Maszyny rentgenowskieStosowane w medycynie i badaniach biologicznych podąża za podobną zasadą, strzelając strumienie elektronów do miedzi, molibdenu lub wolframu w celu wytworzenia emisji rentgenowskiej, które można zastosować do obrazowania lub, z silniejszymi urządzeniami, radioterapia.

Akceleratory cząstek liniowych są również stosowane w badaniach naukowych. Małe urządzenia są często używane do obrazowania w badaniach biologicznych i archeologicznych. Liniowe akceleratory stosowane do badań różnią się znacznie wielkością i mogą osiągnąć naprawdę kolosalne wymiary ze względu na wyjątkowo wysokie poziomy energii potrzebne do wyprodukowania niektórych zjawisk badanych w nowoczesnej fizyce. Największy liniowy akcelerator cząstek na Ziemi, położony w SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory w Menlo Park w Kalifornii, ma dwie mile.

Są one również używane w niektórych procesach przemysłowych. Niektóre krzemowe układy stosowane w nowoczesnej elektronice są wytwarzane w procesie zawierającym akceleratory, które napędzają całe naładowane atomy zamiast subCząstki atomowe, umożliwiające bardzo precyzyjne umieszczenie atomów podczas produkcji. Akceleratory mogą być również stosowane do wszczepiania jonów na powierzchni materiałów takich jak stal, zmieniając strukturę materiału, aby uczynić go bardziej odpornym na pęknięcia korozję chemiczną.

Termin „liniowy akcelerator” jest również czasami stosowany dla urządzeń, które napędzają większe obiekty w podobny sposób, wykorzystując elektromagnetyzm do przyspieszenia pocisku na prostej ścieżce. Działają one poprzez przeglądanie elektryczności przez metalową cewkę owiniętą wokół lufy urządzenia, projekt zwany Coilgun, Mass Driver lub Gauss Gun lub przez parę metalowych szyn ustawionych równolegle do siebie, zwaną kolejką kolejową. Obiekt wykonany z materiału ferromagnetycznego, takiego jak żelazo, może być przyspieszony w dół lufy urządzenia za pomocą pól magnetycznych wytwarzanych przez prawidłowo zapasowe prądy elektryczne. Coilguns zostały zaproponowane jako możliwy sposób na wystrzelenie ładunków z powierzchni Ziemi do przestrzeni kosmicznej i obu coilgunS i kolejowe są badane jako możliwe broń.