User:SDC4004/Betatron

Betatronul a fost primul model de accelerator circular de particule.

Camera de vid a betatronului are un volum mult redus în comparaţie cu cea a unui ciclotron. Mai important (aceasta va deveni clar numai cu inventarea sincrotronului), particulele accelerate sunt menţinute în acceaşi traiectorie pentru un timp suficient de îndelungat pentru ca frecvenţa de accelerare sau câmpul magnetic să fie modificate în timp util. Aceasta va duce la o metodă de compensare în sincrotroane a creşterii masei particulei accelerate la energii înalte, un efect care limitează energia maximă a unui ciclotron.

Istoric
Primul betatron funcţional (de 2.3 MeV) a fost construit în anul 1940 de Donald W. Kerst la Universitatea Illinois (Urbana-Champaign).

Un prototip comercial (de 24 MeV) a fost fabricat de General Electric în 1941.





Avantajul betatronului consta în posibilitatea accelerării de electroni (cu o masa de repaus relativ redusă) la energii mult peste energiile la care masa acestora creşte apreciabil (un efect de relativitate restrânsă la energii comparabile cu masa de repaus a particulei respective), o limitaţie importantă a ciclotroanelor. Pentru electroni acest efect apare de la energii relativ mici (masa de repaus a unui electron este de aproximativ 0.5 MeV). Betatroane cu energii maxime din ce în ce mai mari au fost construite; un betatron de 340 MeV a fost dat în folosinţă în 1950 la Universitatea Illinois.

Betatronul a fost înlocuit de sincrotron în aplicaţii de cercetare (betatronul este încă utilizat în unele aplicaţii comerciale). În contrast, ciclotroanele continuă să fie utilizate în cercetare pentru accelerarea ionilor grei pentru care, deoarece aceştia au o masă relativ ridicată, limita relativistică menţionată mai sus este mai puţin relevantă.

Principiul de funcţionare
Betatronul este un accelerator de tip inductiv. Spre deosebire de un ciclotron sau un sinctrotron, betatronul este un dispozitiv asincronic (frecvenţa de oscilaţie a câmpului magnetic nu este direct legată de frecvenţa de rotaţie a particulelor în camera de vid).

Forţa electromotivă care accelerează particulele este dată de variaţia fluxului magnetic în timp:


 * $$FEM=\int _{cerc} E dl=-\frac{d\Phi}{dt}$$



Vedeţi şi

 * Ciclotron
 * Sincrotron

Bibliografie

 * E.M. McMillan, Physics Today, Februarie 1984.

بيتاترون Бетатрон Betatron Betatron Betatrón Betatrone Betatron Betatron Бетатрон Betatron Бетатрон Β加速器