Cockcroft-Walton-Beschleuniger

Cockcroft-Walton-Beschleuniger

Der Cockroft-Walton-Beschleuniger (manchmal auch Cockroft-Walton-Generator genannt, obwohl damit eigentlich nur der Hochspannung erzeugende Teil der Anlage beschrieben wird) ist ein mit Gleichspannung arbeitender Typ von Teilchenbeschleunigern.

Cockcroft-Walton-Beschleuniger für 1 Megavolt Maximalspannung

Seinen Entwicklern John Cockcroft und Ernest Walton gelang damit 1930 der erste Nachweis einer durch künstlich beschleunigte Teilchen ausgelösten Kernreaktion – damals stolz als Kernzertrümmerung bezeichnet. Lithium wurde mit Protonen der kinetischen Energie 300 keV bestrahlt. Als Reaktionsprodukte wurden Helium-4-Atomkerne (Alphateilchen) beobachtet.[1] Es handelte sich also um die Reaktion

  ^7\mathrm{Li} + \mathrm{p} \ \rightarrow \ ^4\mathrm{He} +  {}^4\mathrm{He}  + 17{,}35 \; \mathrm{MeV}  .

Aufbau

Der eigentliche Beschleunigungsteil ist dem eines Van-de-Graaff-Beschleunigers sehr ähnlich: ein gerades Rohr, in dem Hochvakuum und ein in Längsrichtung orientiertes, stationäres elektrisches Feld aufrechterhalten wird. Der Unterschied liegt darin, dass die Beschleunigungsspannung von einer Hochspannungskaskade erzeugt wird. Die Potentialringe des Beschleunigungsrohrs benötigen nicht wie beim Van-de-Graaff-Beschleuniger eine Widerstandskette als Spannungsteiler, sondern können einfach mit den einzelnen Spannungsstufen der Kaskade verbunden werden.

Durch Schwierigkeiten der Isolierung sehr hoher Spannungen (Kriechstrom, Koronaentladung) ist die erreichbare Spannung wie bei Van-de-Graaff-Anlagen auf einige Megavolt begrenzt.

Zum Betrieb der Ionenquelle ist eine Stromversorgung innerhalb der Hochspannungselektrode (Terminal) nötig. Sie kann in einem Generator bestehen, der durch eine isolierende Welle von einem auf Erdpotential befindlichen Motor angetrieben wird. Bei kleinen Anlagen für z. B. 200 Kilovolt ist auch die Versorgung durch einen hochisolierenden Transformator möglich.

Verwendung

Die Hochspannung muss nicht wie bei Van-de-Graaff-Anlagen durch elektrostatische Technik (mechanischer Transport von Ladung auf einem bewegten Isolator) aufgebaut werden, sondern wird über Transformator und Spannungsvervielfacher aus dem Stromnetz gewonnen. Deshalb eignen Cockcroft-Walton-Anlagen sich auch für Anwendungen mit relativ hoher Stromstärke des Teilchenstrahls (bis zu vielen Milliampere). Andererseits ist ihre Hochspannung und damit die Teilchenenergie weniger genau konstant, sondern weist durch Welligkeit immer eine gewisse Unschärfe auf.

Cockroft-Walton-Beschleuniger spielen als selbständige Beschleunigungsanlagen für die physikalische Grundlagenforschung kaum noch eine Rolle. Sie dienen jedoch in vielen Großbeschleunigern wie Synchrotrons als erste Beschleunigungsstufe direkt am Ausgang der Ionenquelle.

Quellen

  1. Eric B. Paul, Nuclear and Particle Physics, North-Holland Publ. Comp., 1969

Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Cockcroft-Walton accelerator — Kokrofto ir Voltono greitintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Cockcroft Walton accelerator vok. Beschleuniger nach Cockcroft und Walton, m rus. ускоритель Кокрофта Уолтона, m pranc. accélérateur Cockcroft Walton, m …   Fizikos terminų žodynas

  • accélérateur Cockcroft-Walton — Kokrofto ir Voltono greitintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Cockcroft Walton accelerator vok. Beschleuniger nach Cockcroft und Walton, m rus. ускоритель Кокрофта Уолтона, m pranc. accélérateur Cockcroft Walton, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Beschleuniger nach Cockcroft und Walton — Kokrofto ir Voltono greitintuvas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Cockcroft Walton accelerator vok. Beschleuniger nach Cockcroft und Walton, m rus. ускоритель Кокрофта Уолтона, m pranc. accélérateur Cockcroft Walton, m …   Fizikos terminų žodynas

  • John Cockcroft — Sir John Douglas Cockcroft (* 27. Mai 1897 in Todmorden, England; † 18. September 1967 in Cambridge) war ein englischer Atomphysiker und Nobelpreisträger. I …   Deutsch Wikipedia

  • Ernest Walton — Ernest Walton. Ernest Thomas Sinton Walton (* 6. Oktober 1903 in Dungarvan, County Waterford; † 25. Juni 1995 in Belfast) war ein irischer Physiker und Nobelpreisträger für Physik …   Deutsch Wikipedia

  • Walton —   [ wɔːltən],    1) Ernest Thomas Sinton, irischer Physiker, * Dungarvan (County Waterford) 6. 10. 1903, ✝ Belfast 25. 6. 1995; war 1931 34 am Cavendish Laboratorium in Cambridge tätig, anschließend am Trinity College in Dublin, ab 1947 als… …   Universal-Lexikon

  • Teilchenbeschleuniger — Ein Teilchenbeschleuniger ist ein Gerät, in dem geladene Teilchen (z. B. Elementarteilchen, Atomkerne, ionisierte Atome oder Moleküle) durch elektrische Felder auf große Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Dazu muss im Innenraum des… …   Deutsch Wikipedia

  • Hochspannungskaskade — Eine Hochspannungskaskade, auch als Cockcroft Walton Generator, Villard Vervielfacherschaltung oder Siemens Schaltung bekannt, ist eine elektrische Schaltung, die eine zugeführte Wechselspannung in eine hohe Gleichspannung bis zu einigen Megavolt …   Deutsch Wikipedia

  • Liste von Physikern — Die Liste von Physikern ist alphabetisch sortiert und enthält nur Forscher, die wesentliche Beiträge zum Fachgebiet geleistet haben. Die Liste soll neben den Lebensdaten das Fachgebiet des Forschers nennen und wenige Stichworte zu den Aspekten… …   Deutsch Wikipedia

  • Atomphysik — Die Atomphysik beschäftigt sich mit dem Aufbau der Atome aus Atomkern und Elektronenhülle und der Wechselwirkung der Atome und Ionen mit anderen Atomen oder Ionen, mit Festkörpern, mit elektromagnetischer Strahlung, mit elektrischen und… …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”