Vad är en linjär accelerator?
En linjär accelerator är en anordning som accelererar materia till en hög hastighet genom att flytta den ner en linjär stig med elektromagnetiska fält. Termen används oftast för att hänvisa till en linjär partikelaccelerator, eller LINAC, som påskyndar atomer eller subatomära partiklar. "Linjär accelerator" kan också hänvisa till enheter som använder elektromagnetism för att driva större föremål, till exempel coilguns och railguns. Linjära partikelacceleratorer används vanligtvis inom medicin, industri och vetenskapliga experiment och elektromagnetiska acceleratorer för större föremål kan ha framtida tillämpningar för syften såsom rymdresor och vapen.
en linjär partikelacceleratorbränder magnetiskt laddade partiklar. Dessa kan vara hela laddade atomer, kallade joner, eller subatomära partiklar som protoner och elektroner. Först genereras partikeln som ska accelereras av en elektromagnetisk anordning såsom en katod eller jonkälla och frigörs i en rörformad vakuumkammare fodrad med elektroder. Elektrodernasedan aktiveras för att skapa oscillerande magnetfält som ger energi till partikeln och accelererar den ner i röret mot enhetens mål. Det exakta arrangemanget av elektroderna i röret, kraften och frekvensen för energin som skickas in i elektroderna och storleken på elektroderna varierar alla beroende på partiklarna som accelereras och enhetens syfte.
Ett enkelt och mycket vanligt exempel är katodstrålröret, som vanligtvis används i tv -apparater, bildskärmar och annan display -teknik. Katodstrålröret driver elektroner ner i röret tills de slår ett fast mål vid rörets ände av självlysande material som kallas fosforer, som vanligtvis är metallsulfidföreningar. Detta gör att en del av elektronernas energi släpps som en emission av elektromagnetisk energi i de våglängder som det mänskliga ögat upptäcker som synligt ljus. RöntgenmaskinerAnvänds inom medicin och biologisk forskning följer en liknande princip, skjutströmmar av elektroner i koppar, molybden eller volfram för att producera röntgenutsläpp som kan användas för avbildning eller, med kraftfullare enheter, strålbehandling.
linjära partikelacceleratorer används också i vetenskaplig forskning. Små enheter används ofta för avbildning i biologisk och arkeologisk forskning. Linjära acceleratorer som används för forskning varierar kraftigt i storlek och kan nå verkligen kolossala dimensioner på grund av de extremt höga energinivåer som behövs för att producera några av de fenomen som studerats i modern fysik. Den största linjära partikelacceleratorn på jorden, belägen vid SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) National Accelerator Laboratory i Menlo Park, Kalifornien, är två mil lång.
De används också i vissa industriella processer. Vissa kiselchips som används i modern elektronik tillverkas i en process som innehåller acceleratorer som driver hela laddade atomer istället för subatompartiklar, vilket möjliggör mycket exakt placering av atomer under produktionen. Acceleratorer kan också användas för att implantera joner i ytan av material såsom stål, förändra materialets struktur för att göra det mer resistent mot sprickor kemisk korrosion.
Termen "linjär accelerator" används också ibland för enheter som driver större föremål på liknande sätt, med elektromagnetism för att påskynda en projektil längs en rak väg. Dessa fungerar genom att köra elektricitet genom antingen en metallspole som lindas runt enhetens fat, en design som kallas en spärr, massförare eller Gauss -pistol, eller genom ett par metallskenor placerade parallella med varandra, kallad en järnväg. Ett föremål gjord av ett ferromagnetiskt material, såsom järn, kan påskyndas nerför anordningen med magnetfält som produceras av korrekt tidsinställda elektriska strömmar. Coilguns har föreslagits som ett möjligt sätt att lansera last från jordens yta in i det yttre rymden, och båda coilgunS och Railguns undersöks som möjliga vapen.