베타트론

베타트론은 순환 입자 가속기의 일종이다. 그것은 본질적으로 토러스 모양의 진공관을 2차 코일로 하는 변압기다. 1차 코일의 교류는 진공에서 원형 경로를 중심으로 전자를 가속한다. 베타트론은 단순한 전자총으로 얻을 수 있는 것보다 더 높은 에너지에서 전자빔을 생산할 수 있는 최초의 기계였다.^[1]

베타트론은 1935년 독일의 막스 스텐벡에 의해 전자를 가속하기 위해 개발되었지만,^{[2][3][4][5][6][7]} 그 개념은 궁극적으로 롤프 위더뢰에에서 비롯되었는데,^[8][9] 그의 인덕션 가속기의 개발은 횡방향 초점 부족으로 실패하였다.^[10] 이후 1940년대에 도날드 커스트를 통해 미국에서 개발되었다.^[11][12][13]

운전원리

베타트론에서는 1차 코일의 자기장이 변화하면 진공 토러스 안으로 주입되는 전자가 가속되어 변압기의 2차 코일(파라데이의 법칙)에서 전류가 유도되는 것과 같은 방식으로 토러스 주위를 돌게 된다.

전자의 안정된 궤도는 만족한다.

${\displaystyle \theta _{0}=2\pi r_{0}^{2}}H_{0},}$

어디에

${\displaystyle {\theta }_{}}$ ${\$는 전자 궤도에 둘러싸인 영역 내의 플럭스,

${\displaystyle r_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$는 전자 궤도의 반지름이며,

${\displaystyle H_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$는 $r{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {0\mathrm{}}_{}}$ ${\$에 있는 자기장이다$.$

즉, 궤도의 자기장은 원형 단면 위의 평균 자기장의 절반이어야 한다.

${\displaystyle \Leftrightarrow H_{0}={\frac {1}{1}{1}2}}:{\frac {\fracta _{0}{0}{0}}^{2}}.}$

이 상태를 흔히 위더øe의 상태라고 부른다.^[14]

어원

베타트론(베타트론, 빠른 전자)이라는 명칭은 부서별 경연에서 선택되었다. 다른 제안,"유도 가속기","유도 전자 가속기"[15]고 심지어"Außerordentlichehochgeschwindigkeitselektronenentwickelndesschwerarbeitsbeigollitron", 독일의 한 동료에 의해의 제안"하드 와 기계에 의해 엄청나게 높은 속도 전자를 생산하는 일하는"[16][17]또는 아마도 "Extraordin에"레오트론:베타트론의 옛 명칭." 있었다.arily 높은 속도 전자 발생기, 골리트론에 의한 높은 에너지."^[18]

적용들

베타트론은 역사적으로 입자물리학 실험에 고용되어 전자 빔의 고에너지 빔(최대 약 300 MeV)을 제공하였다. 전자빔이 금속판을 향하면 베타트론은 에너지 넘치는 X선의 원천으로 사용될 수 있는데, 산업용과 의료용 응용(역사적으로 방사선 종양학)에 사용될 수 있다. 소형 베타트론도 광자 유도 핵분열과 폭탄 코어의 광분해를 이용하여 일부 실험핵무기의 신속한 개시를 위한 하드 X선의 출처(표적의 전자빔 감속에 의한)를 제공하기 위해 사용되었다.^[19][20][21]

암환자를 베타트론(Betatron)으로 치료한 최초의 민간 의료기관인 방사선센터는 1950년대 말 위스콘신 주 매디슨 교외에 오 아서 스티논 박사가 개원했다.^[22]

제한 사항

베타트론이 전달할 수 있는 최대 에너지는 철의 포화상태로 인한 자기장의 강도와 자석 코어의 실제 크기에 의해 제한된다. 차세대 가속기인 싱크로트론은 이러한 한계를 극복했다.

참조

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 베타트론과 관련된 미디어가 있다.

• UIUC의 베타트론