Лъчева линия | пътят на частиците в ускорител на частици

Лъчева линия в ускорител на частици

В ускорителите на частици лъчевата линия обикновено е разположена в тунел и/или под земята, в циментов корпус. Обикновено лъчевата линия е метална с цилиндрична форма. Типичните наименования са: лъчева тръба и/или празна секция, наречена дрейфова тръба. Целият този участък трябва да бъде в добър вакуум, за да може лъчът да се движи на голямо разстояние.

Екип за проучване и подравняване внимателно подравнява сегментите на лъчевата линия с помощта на лазерно проследяване. Всички лъчеви линии трябва да са с толеранс от микрометри. Доброто подравняване помага да се предотврати загубата на лъч и сблъсъкът на лъча със стените на тръбата, което води до вторични емисии и/или излъчване.

 
Невъзможно е да се види тръбата на лъча при тази лъчева линия. Въпреки това участъкът от тръбата на големия лъч се използва с решетъчна система за подравняване с лазер, известна като лазерна тръба. Тази конкретна лъчева линия е дълга приблизително 3 километра.  

Лъчева линия за синхротронно лъчение

Що се отнася до синхротроните, лъчевата линия е инструментариумът, който пренася снопове синхротронно лъчение до експериментална крайна станция, която използва лъчението, произведено от огъващите се магнити и устройствата за вмъкване в пръстена за съхранение на синхротронен светлинен източник. Типично приложение за този вид лъчева линия е кристалографията. Учените използват синхротронната светлина и по много други начини.

Голяма синхротронна лаборатория разполага с много лъчеви линии, всяка от които е оптимизирана за определена област на изследване. Различията ще зависят от вида на устройството за вмъкване (което от своя страна определя интензитета и спектралното разпределение на лъчението); оборудването за кондициониране на лъча; и експерименталната крайна станция. Типичната лъчева линия на съвременен синхротрон е дълга от 25 до 100 м (82 до 328 фута) от пръстена за съхранение до крайната станция и може да струва до милиони щатски долари. Поради тази причина синхротронното съоръжение често се изгражда на етапи, като първите няколко лъчеви линии са в началото на експлоатацията, а други лъчеви линии се добавят по-късно, когато финансирането позволява това.

Елементите на лъчевата линия се намират в защитни корпуси за радиация, наречени хижи, които са с размерите на малка стая (кабина). Типичната лъчева линия се състои от два шкафа - оптичен шкаф за елементите за кондициониране на лъча и експериментален шкаф, в който се помещава експериментът. Между кабините лъчът се движи в транспортна тръба. Хората не могат да влизат в кабините, когато затворът на лъча е отворен и радиацията може да навлезе в кабината. Хранилищата имат сложни системи за безопасност с излишни блокиращи функции, за да се гарантира, че никой не е вътре в хранилището, когато радиацията е включена. Системата за безопасност също така изключва лъчевия сноп, ако вратата на кошарата случайно се отвори, когато снопът е включен. В този случай лъчът се изключва чрез изхвърляне на електронния сноп, който циркулира в синхротрона. Така че отварянето на една врата ще изключи всички лъчеви линии в съоръжението.

Експериментаторите използват следните елементи, които се използват в лъчевите линии за кондициониране на лъчевия сноп между пръстена за съхранение и крайната станция:

• Прозорци - тънки метални листове, често берилиеви, които пропускат почти целия лъч, но предпазват вакуума в пръстена за съхранение от замърсяване.
• Прорези - контролират физическата ширина на лъча и неговото ъглово разпространение.
• Фокусиращи огледала - едно или повече огледала, които могат да бъдат плоски, огънати или тороидални, които помагат за колимиране (фокусиране) на лъча.
• Монохроматори - устройства, базирани на дифракция от кристали, които избират определени ленти с дължина на вълната и поглъщат други дължини на вълната, като понякога могат да се настройват на различни дължини на вълната, а понякога са фиксирани на определена дължина на вълната.
• Разпределителни тръби - вакуумни тръби, които осигуряват подходящо разстояние между оптичните елементи и екранират разсеяното лъчение.
• Стъпала за проби - за монтиране и манипулиране на изследваната проба и подлагането ѝ на различни външни условия, като например променяща се температура, налягане и др.
• Радиационни детектори - за измерване на радиацията, която е взаимодействала с пробата

Комбинацията от устройства за кондициониране на снопа контролира топлинното натоварване (нагряването, причинено от снопа) в крайната станция; спектъра на лъчението, падащо върху крайната станция; и фокуса или колимацията на снопа. Може да се наложи устройствата по линията, които поглъщат значителна мощност от снопа, да бъдат активно охлаждани с вода или течен азот. Цялата дължина на лъчевата линия обикновено се поддържа в условия на свръхвисок вакуум.

 
Разкрита работа на мека рентгенова лъчева линия и крайна станция в австралийския синхротрон  


Вътре в кабината на оптичната диагностична линия (ODB) в австралийския синхротрон; лъчевата линия завършва с малък отвор в задната стена  

Неутронна лъчева линия

Експерименталната крайна станция в неутронното съоръжение се нарича неутронна лъчева линия. Повърхностно неутронните лъчеви линии се различават от лъчевите линии за синхротронно лъчение най-вече по това, че използват неутрони от изследователски реактор или източник на спалационно лъчение вместо фотони. При експериментите обикновено се измерва разсейването на неутрони от изследвания образец.

 

Свързани страници

• Физиката на ускорителите
• Циклотрон
• Йонни лъчи
• Категория:Неутронни съоръжения
• Klystron
• Ускорител на частици
• Лъч от частици
• Физика на частиците
• Квадруполен магнит
• Вълновод