Dr. Csurgai József jcsurgai@t-online.hu +36-30-536-9394 Gyorsítók Dr. Csurgai József jcsurgai@t-online.hu +36-30-536-9394

Csoportosításuk Egyenáramú gyorsítók - katódsugárcső - Röntgen cső - kaszkádgyorsító Lineáris gyorsítók (pulzált gyorsító) Körkörös gyorsítók (pulzált gyorsító) - ciklotron - mikrotron - szinkrotron Betatronok

Egyenáramú gyorsítók 1. Katódsugárcső Alacsonyenergiájú gyorsító Egyszerű kivitel Néhány ezer V feszültség Televízió Oszcilloszkóp

Egyenáramú gyorsítók 2. Röntgen cső A sugárzás erőssége - azaz az áthatolóképesség, - a csőre kapcsolt feszültséggel áll arányban, a sugárzott dózis, ami a csőben folyó árammal arányos, a fókusz mérete és az energiaeloszlás a fókuszban, ami a kontrasztot és a képfelbontást határozza meg. A katódból a gyorsítófeszültség hatására kilépő - a fénysebesség 30-65%-ára felgyorsított - elektronok fokuszálás után becsapódnak az anódba, ahol lelassulnak. A lassulás során az elektronok energiájának kevesebb mint 1%-a röntgensugárzássá, 99%-a hővé alakul. Az elektronok sebessége és a gyorsító feszültség között az alábbi összefüggés van: e: elektrontöltés U: gyorsító feszültség m0: elektrontömeg c: fénysebesség vákuumban v: elektron sebessége

Egyenáramú gyorsítók 3. Kaszkádgyorsító A váltóáram csúcsfeszültségét sokszorozzák meg a nagy gyorsítófeszültség eléréséhez, és a Van de Graaff-generátorral működtetett gyorsító, melyben a Van de Graaf-generátor pár ezer volt egyenfeszültségből állít elő több millió volt (MV) gyorsítófeszültséget (Robert J. Van de Graaff, 1931). Mindkettő valamilyen ionforrásból kapja a gyorsítandó ionokat. 800 kV kaszkádgyorsító KFKI 1 MV kaszkádgyorsító ELTE (Simonyi Károly)

Lineáris gyorsítók LINAC (pulzált gyorsító) Rádiófrekvenciás váltakozó feszültség Növekvő frekvencia A csúcssebesség közelében mikrohullámú tartomány v ~ c Stanford Linear Accelerator SLAC

Körkörös gyorsítók (pulzált gyorsító) - ciklotron - mikrotron - szinkrotron Jellemzők: körpálya, a LINAC-nál nagyobb energiák nagy mágneses terek alkalmazása Nehézség: elektromágneses sugárzás szinkrotron sugárzás

Szinkrotron Összetevői: infravörös, látható fény, ultraibolya, röntgen. Felhasználás: - Litográfia - Abszorpció / szórás vizsgálata - Protein krisztallográfia - Spektroszkópia Tulajdonságok: - Rövid hullámhosszú fotonok melyek behatolnak az anyagba, és kölcsönhatnak az atomokkal. - Nagy intenzitás, 106-1012-szerese a hagyományos röntgencsövekének - A széles folytonos spektrum hangolhatóságot tesz lehetővé. (Egy hullámhossz kiszűrhető.) - Általában lineárisan polarizált, ez biztosítja a fokuszálás pontosságát a legkisebb célpontok esetén is. - A szinkrotronokból 1 ns-nél is rövidebb impulzusok jönnek ki, ezáltal gyors folyamatok is vizsgálhatóak.

A Nagy Hadronütköztető LHC Az LHC detektorai és gyorsítórendszere. A protonnyalábok a p jelű lineáris gyorsítóban kezdik útjukat, majd a Booster, a protonszinkrotron (PS, 26 GeV) és a szuper protonszinkrotron (SPS, 450 GeV) után az LHC 27 kilométeres alagútjába jutnak, ahol a négy nagy kísérletben ütköztetik őket. A hatos pontnál fogják a nyalábot kiereszteni; azon a helyen, ahol a LEP nevű gyorsító korábbi OPAL-kísérletének ürege található