Beamline | vejen i en partikelaccelerator af partiklerne

Strålelinje i en partikelaccelerator

I partikelacceleratorer er strålelinjen normalt placeret i en tunnel og/eller under jorden i et cementkabinet. Strålelinjen er normalt af cylindrisk metal. Typiske navne er: strålerør og/eller en tom sektion, der kaldes et drivrør. Hele denne sektion skal være under et godt vakuum for at få strålen til at bevæge sig over en lang strækning.

Et opmålings- og justeringshold justerer omhyggeligt strålebanesegmenterne ved hjælp af en lasersøger. Alle strålelinjer skal være inden for en mikrometertolerance. En god justering er med til at forhindre tab af stråler og at stråler kolliderer med rørvæggene, hvilket skaber sekundære emissioner og/eller stråling.

 
Det er umuligt at se strålerøret på denne strålelinje. Men den del af det store strålerør anvendes sammen med et gitter til justering med en laser, kaldet laserrøret. Denne særlige stråle linje er ca. 3 kilometer lang.  

Synkrotronstråle stråle linje

Med hensyn til synkrotroner er en stråle linje det instrument, der transporterer stråler af synkrotronstråling til en eksperimentel slutstation, som bruger den stråling, der produceres af bøjningsmagneterne og indsætningsanordningerne i lagringsringen i en synkrotron lyskilde. En typisk anvendelse af denne type beamline er krystallografi. Forskere bruger også synkrotronlys på mange andre måder.

Et stort synkrotronlaboratorium vil have mange strålelinjer, der hver især er optimeret til et bestemt forskningsområde. Forskellene vil afhænge af typen af indføringsanordning (som igen bestemmer strålingens intensitet og spektralfordeling), strålens konditioneringsudstyr og den eksperimentelle slutstation. En typisk strålelinje på en moderne synkrotron vil være 25-100 m lang fra lagringsringen til slutstationen og kan koste op til millioner af dollars. Af denne grund bygges et synkrotronanlæg ofte i etaper, hvor de første få strålebaner opføres i starten af driften, og andre strålebaner tilføjes senere, efterhånden som finansieringen tillader det.

Strålelinieelementerne befinder sig i stråleafskærmningskabinetter, kaldet hutches, som er på størrelse med et lille værelse (kabine). En typisk strålelinje består af to hutches, en optisk hutch til strålekonditioneringselementerne og en eksperimentel hutch, som rummer eksperimentet. Mellem de to hytter bevæger strålen sig i et transportrør. Det er ikke tilladt at komme ind i hytterne, når stråleskjuleren er åben, og stråling kan trænge ind i hytten. Hytterne er udstyret med komplekse sikkerhedssystemer med redundante sammenkoblingsfunktioner for at sikre, at ingen personer befinder sig i hytten, når strålingen er tændt. Sikkerhedssystemet slukker også for strålingsstrålen, hvis døren til buret ved et uheld åbnes, når strålen er tændt. I dette tilfælde slukkes strålen ved at dumpe den elektronstråle, der cirkulerer i synkrotronen. Hvis en dør åbnes, vil alle strålebaner i anlægget blive lukket ned.

Eksperimentatorer bruger følgende elementer, der anvendes i strålebaner til konditionering af strålingsstrålen mellem lagringsringen og slutstationen:

• Vinduer - tynde metalplader, ofte af beryllium, som transmitterer næsten hele strålen, men som beskytter vakuumet i opbevaringsringen mod forurening.
• Spalter - som styrer den fysiske bredde af strålen og dens vinkelspredning
• Fokuseringsspejle - et eller flere spejle, som kan være flade, bøjede flade spejle eller toroidale spejle, som hjælper med at kollificere (fokusere) strålen.
• Monokromatorer - anordninger baseret på krystaldiffraktion, som vælger bestemte bølgelængdebånd og absorberer andre bølgelængder, og som undertiden kan indstilles til forskellige bølgelængder og undertiden er fast indstillet til en bestemt bølgelængde
• Spacing tubes - vakuumrør, der sikrer den rette afstand mellem de optiske elementer og skærmer for spredt stråling.
• Prøvestadier - til montering og manipulering af den undersøgte prøve og til at udsætte den for forskellige eksterne forhold, f.eks. varierende temperatur, tryk osv.
• Stråledetektorer - til måling af den stråling, der har vekselvirket med prøven

Kombinationen af strålekonditioneringsanordninger styrer den termiske belastning (opvarmning forårsaget af strålen) på endestationen, spektret af den stråling, der rammer endestationen, og strålens fokus eller kollimering. Det kan være nødvendigt at køle de enheder langs strålelinjen, som absorberer en betydelig effekt fra strålen, aktivt med vand eller flydende nitrogen. Hele strålelinjens længde holdes normalt under ultrahøjvakuum.

 
Inde i ODB-huset (Optical Diagnostic Beamline) på den australske synkrotron; strålebanen slutter ved den lille åbning i bagvæggen  


Det udsatte arbejde i en stråle linje og endestation for bløde røntgenstråler på den australske synkrotron  

Neutronstråle linje

En eksperimentel slutstation i et neutronanlæg kaldes en neutronstrålelinje. Overfladisk set adskiller neutronstrålelinjer sig fra synkrotronstrålingsstrålelinjer hovedsagelig ved at anvende neutroner fra en forskningsreaktor eller en spallationskilde i stedet for fotoner. Ved eksperimenterne måles normalt neutronspredning fra den undersøgte prøve.

 

Relaterede sider

• Acceleratorfysik
• Cyklotron
• Ionstråle
• Kategori:Neutronanlæg
• Klystron
• Partikelaccelerator
• Partikelstråle
• Partikelfysik
• Quadrupol-magnet
• Bølgeledning