Beamline | traseul particulelor într-un accelerator de particule

Linie de fascicule într-un accelerator de particule

În cazul acceleratoarelor de particule, linia de fascicul este de obicei amplasată într-un tunel și/sau în subteran, în interiorul unei carcase de ciment. Linia de fascicule este de obicei metalică cilindrică. Printre denumirile tipice se numără: țeavă de fascicul și/sau o secțiune goală numită tub de derivare. Întreaga secțiune trebuie să fie sub un vid bun pentru ca fasciculul să se deplaseze pe o distanță lungă.

O echipă de supraveghere și aliniere aliniază cu atenție segmentele liniei de fascicule cu ajutorul unui dispozitiv de urmărire cu laser. Toate liniile de fascicule trebuie să aibă o toleranță de un micrometru. O bună aliniere ajută la prevenirea pierderii fasciculului și la evitarea coliziunii fasciculului cu pereții conductei, ceea ce creează emisii secundare și/sau radiații.

 
Este imposibil să se vadă conducta de fascicul pe această linie de fascicule. Cu toate acestea, secțiunea din conducta mare de fascicule este utilizată cu un sistem de grilă pentru alinierea cu laser, cunoscută sub numele de conducta laser. Această linie de fascicule are o lungime de aproximativ 3 kilometri.  

Linie de radiație sincrotronică

În ceea ce privește sincrotrotonii, o linie de fascicule este instrumentarul care transportă fascicule de radiații sincrotronice către o stație finală experimentală, care utilizează radiația produsă de magneții de îndoire și dispozitivele de inserție din inelul de stocare al unei surse de lumină sincrotronică. O aplicație tipică pentru acest tip de linie de fascicul este cristalografia. Oamenii de știință folosesc, de asemenea, lumina sincrotronică în multe alte moduri.

Un mare laborator de sincrotron va avea mai multe linii de fascicule, fiecare optimizată pentru un anumit domeniu de cercetare. Diferențele vor depinde de tipul de dispozitiv de inserție (care, la rândul său, determină intensitatea și distribuția spectrală a radiației); de echipamentul de condiționare a fasciculului; și de stația finală experimentală. O linie de fascicule tipică la un sincrotron modern va avea o lungime de 25 până la 100 m (82 ft până la 328 ft), de la inelul de stocare până la stația finală, și poate costa până la milioane de dolari americani. Din acest motiv, o instalație de sincrotron este adesea construită în etape, cu primele câteva linii de fascicule la începutul funcționării, iar alte linii de fascicule sunt adăugate ulterior, pe măsură ce finanțarea o permite.

Elementele liniei de fascicule se află în incinte de protecție împotriva radiațiilor, numite hutches, care au dimensiunea unei camere mici (cabină). O linie de fascicule tipică este formată din două huse, o husă optică pentru elementele de condiționare a fasciculului și o husă experimentală, care găzduiește experimentul. Între cabinete, fasciculul se deplasează într-un tub de transport. Persoanele nu au voie să intre în cabane atunci când obturatorul fasciculului este deschis, iar radiațiile pot pătrunde în cabină. Hutch-urile au sisteme de siguranță complexe cu funcții de blocare redundante pentru a se asigura că nimeni nu se află în interiorul hutch-ului atunci când radiația este pornită. Sistemul de siguranță va opri, de asemenea, fasciculul de radiații dacă ușa hutch-ului este deschisă accidental atunci când fascicululul este pornit. În acest caz, fasciculul este oprit prin descărcarea fasciculului de electroni care circulă în sincrotron. Astfel, deschiderea unei uși va opri toate liniile de fascicule din instalație.

Experimentatorii folosesc următoarele elemente utilizate în liniile de fascicule pentru condiționarea fasciculului de radiații între inelul de stocare și stația finală:

• Ferestre - foi subțiri de metal, adesea beriliu, care transmit aproape tot fasciculul, dar protejează vidul din interiorul inelului de stocare împotriva contaminării.
• fante - care controlează lățimea fizică a fasciculului și răspândirea unghiulară a acestuia.
• Oglinzi de focalizare - una sau mai multe oglinzi, care pot fi plane, curbate sau toroidale, care ajută la colimarea (focalizarea) fasciculului.
• Monocromatoare - dispozitive bazate pe difracția prin cristale care selectează anumite benzi de lungimi de undă și absorb alte lungimi de undă și care sunt uneori acordabile la diferite lungimi de undă, iar alteori sunt fixate la o anumită lungime de undă.
• Tuburi de distanțare - tuburi de menținere a vidului care asigură spațiul adecvat între elementele optice și protejează orice radiație împrăștiată.
• Etapele de probă - pentru montarea și manipularea probei studiate și pentru a o supune la diferite condiții externe, cum ar fi variația temperaturii, a presiunii etc.
• Detectoare de radiații - pentru măsurarea radiației care a interacționat cu proba

Combinația de dispozitive de condiționare a fasciculului controlează sarcina termică (încălzirea cauzată de fascicul) la stația finală; spectrul de radiații incidente la stația finală; și focalizarea sau colimarea fasciculului. Este posibil ca dispozitivele de pe linia de fascicul care absorb o putere semnificativă din fascicul să trebuiască să fie răcite în mod activ cu apă sau azot lichid. Întreaga lungime a unei linii de fascicule este în mod normal menținută în condiții de vid ultraînalt.

 
În interiorul husei ODB (Optical Diagnostic Beamline) de la Sincrotonul australian; linia de fascicule se termină la mica deschidere din peretele din spate.  


Funcționarea expusă a unei linii de fascicule de raze X moi și a unei stații finale la Sincrotonul australian  

Linie de fascicule neutronice

O stație finală experimentală dintr-o instalație neutronică se numește linie de fascicule neutronice. La prima vedere, liniile de fascicule de neutroni diferă de liniile de fascicule de radiații sincrotronice mai ales prin faptul că utilizează neutroni de la un reactor de cercetare sau de la o sursă de spallație în loc de fotoni. Experimentele măsoară de obicei împrăștierea neutronilor din proba studiată.

 

Pagini conexe

• Fizica acceleratoarelor
• Ciclotron
• Fascicul de ioni
• Categorie:Instalații neutronice
• Klystron
• Accelerator de particule
• Fascicul de particule
• Fizica particulelor
• Magnet cuadripolar
• Ghid de undă