Lineer Hızlandırıcı Nedir?

Doğrusal bir hızlandırıcı, maddeyi elektromanyetik alanlara sahip doğrusal bir yolda aşağı hareket ettirerek yüksek bir hıza hızlandıran bir cihazdır. Bu terim en yaygın olarak, atomları veya atom altı parçacıkları hızlandıran bir lineer parçacık hızlandırıcısını veya linakını belirtmek için kullanılır. “Doğrusal hızlandırıcı” aynı zamanda, bobinler ve demiryollar gibi daha büyük nesneleri itmek için elektromanyetizma kullanan cihazları da ifade edebilir. Doğrusal parçacık hızlandırıcılar tıpta, endüstride ve bilimsel deneylerde yaygın olarak kullanılır ve daha büyük nesneler için elektromanyetik hızlandırıcıların gelecekteki uygulamaları olabilir. uzay yolculuğu ve silahlar gibi.

Doğrusal bir parçacık hızlandırıcı, manyetik olarak yüklü parçacıkları ateşler. Bunlar iyon olarak adlandırılan yüklü atomların tamamı veya proton ve elektron gibi atom altı parçacıklar olabilir. İlk olarak, hızlandırılacak olan parçacık bir katod veya iyon kaynağı gibi bir elektromanyetik cihaz tarafından üretilir ve elektrotlarla kaplı bir boru şekilli vakum odasına salınır. Elektrotlara daha sonra partiküle enerji veren salınımlı manyetik alanlar oluşturmak ve onu tüpün içinden cihazın hedefine doğru hızlandırmak için enerji verilir. Elektrotların tüp içindeki kesin düzenlenmesi, elektrotlara gönderilen enerjinin gücü ve frekansı ve elektrotların büyüklüğü hızlanan parçacıklara ve cihazın amacına göre değişir.

Basit ve çok yaygın bir örnek, televizyonlarda, monitörlerde ve diğer ekran teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan katod ışın tüpüdür. Katot ışınlı tüp, tüpün ucunda, genellikle metal sülfid bileşikleri olan fosfor denilen ışıldayan malzemelerden oluşan katı bir hedefe vurana kadar elektronları aşağı doğru iter. Bu, insan gözünün görünür ışık olarak tespit ettiği dalga boylarında bir elektromanyetik enerji yayımı olarak salınan elektronların enerjisinin bir kısmına neden olur. Tıp ve biyolojik araştırmalarda kullanılan X-ışını makineleri, görüntüleme için veya daha güçlü cihazlarla radyoterapi için kullanılabilecek x-ışını emisyonları üretmek üzere elektron akımlarını bakır, molibden veya tungsten olarak yakmak gibi benzer bir prensibi izlemektedir.

Bilimsel araştırmalarda doğrusal parçacık hızlandırıcılar da kullanılır. Biyolojik ve arkeolojik araştırmalarda görüntüleme için küçük cihazlar sıklıkla kullanılmaktadır. Araştırma için kullanılan doğrusal hızlandırıcılar büyüklük olarak büyük ölçüde farklılık gösterir ve modern fizikte incelenen olayların bazılarını üretmek için gereken son derece yüksek enerji seviyeleri nedeniyle gerçekten büyük boyutlara ulaşabilir. California, Menlo Park'taki SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda bulunan, dünyadaki en büyük lineer parçacık hızlandırıcı, iki mil uzunluğundadır.

Ayrıca bazı endüstriyel işlemlerde de kullanılırlar. Modern elektroniklerde kullanılan bazı silikon yongaları, atomaltı parçacıklar yerine yüklü atomların tamamını iten ve üretim sırasında çok hassas atomların yerleştirilmesine izin veren hızlandırıcıları içeren bir işlemde üretilmektedir. Hızlandırıcılar, çelik gibi malzemelerin yüzeyindeki iyonları implante etmek için kullanılabilir, bu da malzemenin yapısını değiştirerek kimyasal korozyona karşı daha dayanıklı olmasını sağlar.

“Doğrusal hızlandırıcı” terimi bazen düz bir yol boyunca bir mermiyi hızlandırmak için elektromanyetizma kullanarak daha büyük nesneleri benzer şekilde iten aygıtlar için de kullanılır. Bunlar, cihazın namlusu etrafına sarılmış metal bir bobin, bir bobin, bir sürücü veya Gauss tabancası olarak adlandırılan bir tasarım ya da birbirine paralel yerleştirilmiş bir çift metal ray aracılığıyla bir demiryolu teli olarak elektrikle çalışmak suretiyle gerçekleştirilir. Demir gibi ferromanyetik bir malzemeden yapılmış bir nesne, düzgün zamanlanmış elektrik akımları tarafından üretilen manyetik alanlarla cihazın namlusunda hızlandırılabilir. Coilguns, kargoları Dünya'nın yüzeyinden uzaya fırlatmanın mümkün bir yolu olarak önerildi ve hem coilguns hem de railguns olası silahlar olarak araştırıldı.