Als die Teilchen laufen lernten - Pedro Waloschek Homepage

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Kasten 3
Von der Driftstrecke zur Runzelröhre
Nach dem Vorbild der Alvarez-Tanks hat man bald besonders
geformte, meist zylindrische Kästen entwickelt, die mit Hochspannung
zum Schwingen angeregt werden können. Man nennt sie
»Resonatoren«. Da sie an beiden Seiten auf Erdpotential festgehalten
werden, entsteht im Inneren eine stehende Welle, die elektrisch
geladene Teilchen beschleunigt, wenn sie im richtigen Augenblick
durchfliegen.
So werden heute viele Beschleunigungsstrecken gebaut, die in
geraden, aber hauptsächlich in ringförmigen Maschinen (Synchrotrons
und Speicherringen) eingesetzt werden. Die Beschleunigung
entspricht mehreren Hunderttausend Volt pro Längenmeter Resonatorstruktur.
Sie können im Dauerbetrieb eingesetzt werden. Heute
werden auch Resonatoren eingesetzt, deren innere Oberfläche auf
4 K gekühlt und somit supraleitend wird. Dadurch erreicht man eine
höhere Beschleunigungsspannung (einige Millionen Volt pro Meter
im Dauerbetrieb) und wesentlich geringere Wärmeverluste.
Daneben wurde aber noch eine zweite Art von Beschleunigungsstrecken
entwickelt. In ihnen wird die hochfrequente Spannung an
einem Ende eingeführt und auf dem anderen wieder herausgeführt.
Im Inneren bildet sich dann eine Wanderwelle, die auch in der Lage
ist, elektrisch geladene Teilchen, die zur richtigen Zeit durchfliegen,
zu beschleunigen. Dies entspricht dem ursprünglichen Gedanken
von Ising, der aber nur durch eine genaue Formgebung der
inneren Oberfläche der Röhre realisierbar ist. Solche sogenannten
»Runzelröhren« werden hauptsächlich in Linearbeschleunigern
eingesetzt. Hier wurden Beschleunigungen von 17 MeV pro Meter
in kilometerlangen Anlagen realisiert, und fast doppelt so viel in
kleineren. Man hofft, mit supraleitenden Beschleunigungsstrecken
auf noch höhere Werte zu kommen. In Linacs werden relativ lange
Erholungspausen eingelegt, sie werden »gepulst« betrieben
Voraussetzung für den Betrieb all dieser Beschleunigungsstrecken
ist die Hochfrequenztechnologie, die auch für die Radarund
Fernsehanlagen entwickelt wurde. Sender extrem hoher Leistung
im Frequenzbereich von 300 bis mehreren Tausend MHz
werden hier eingesetzt. Dabei werden sehr große Senderöhren,
sogenannte Klystrons, benutzt, aus denen durch besonders dimensionierte
Hohlleiter (statt Kabel) die elektromagnetischen Wellen in
die Beschleunigungsstrecken geleitet werden.