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Lexikon der Astronomie: Kreisbeschleuniger

Ein Kreisbeschleuniger oder Zyklotron ist ein Teilchenbeschleuniger mit kreisförmiger Beschleunigungsstrecke. Diese Beschleunigerarchitektur löste historisch gesehen die Linearbeschleuniger (LINACs) ab.

Vorteil

Es ist wesentlich effizienter die Teilchenstrahlen auf kreisförmigen Bahnen mehrfach durch den Beschleuniger zu führen.

...und Nachteil

Die ständige Richtungsänderung des Teilchenstrahls bringt den Nachteil mit sich, dass Zentrifugalkräfte wirken, die den Strahl aus seiner Sollbahn lenken. Diese Kräfte gleicht man mit Lorentz-Kräften von magnetischen Führungsfeldern aus. Weil die Geschwindigkeiten und entsprechend die Zentrifugalkräfte mit jedem Umlauf wachsen, müssen die Magnetfelder entsprechend stärker werden, um die Teilchenstrahlen auf ihrer Sollbahn zu halten.

Das Lawrence-Zyklotron

Im Lawrence-Zyklotron (1932) bilden zwei D-förmige Metallgehäuse (Duanten) eine Kreisscheibe, die entlang ihres Durchmessers eine Lücke aufweist. Im Mittelpunkt der Kreisscheibe befindet sich die Ionenquelle, aus der Teilchen auf Spiralbahnen die Duanten durchlaufen und schließlich tangential austreten. Gleichsetzen von Lorentz-Kraft und Zentrifugalkraft führt auf eine Bedingung für die Umlauffrequenz, die in Zyklotrons konstant ist.

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  • Die Autoren
- Dr. Andreas Müller, München

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