Fig. 1. Skitse og foto af en Crockroft og Walton elektrostatisk accelerator, opstillet i Los Alamos, USA. Fig. 2. Van der Graaf accelerator, opstillet ved universitetet i Los Alamos.
Accelerator. (latin): apparat, med hvilket elektrisk ladede partikler kan tildeles store hastigheder. Idet en partikels kinetiske energi (bevægelsesenergi) udtrykkes ved ½ X partiklens masse x (partiklens hastighed)2, betyder det, at forøgelsen af en partikels hastighed samtidig betyder en forøgelse af dens energi. Når en partikeis energi forøges tilstrækkelig meget, opstår der mulighed for at fremkalde atomkerneprocesser ved bombardement med en stråle af sådanne partikler med forøget energiindhold (accelererede partikler). Acceleratoren er et vigtigt instrument for forskerne i undersøgelsen af atomernes opbygning og egenskaber. De accelererede partiklers energi måles i elektronvolt (eV); ofte anvendes enhederne kiloelektronvolt (1 keY = 103 eV), megaelektronvolt (1 MeV = 106 eV) eller gigaelektronvolt (1 GeV = 109 eV). I en accelerator tildeles de ladede partikler den hoje hastighed og store energi under indflydelse af elektriske og magnetiske felter.
Uladede partikler som fx neutroner kan ikke accelereres i en accelerator. I 1929 konstruerede Robert van de Graaf en såkaldt elektrostatisk acceleratortype, van de Graaf-acceleratoren. Med denne acceleratortype kan opnås partikler med energier op til 8 MeV. I lineære acceleratorer fremkaldes de ladede partiklers hastighedsforøgelse ved, at partiklerne fra en ionkilde sendes gennem en række efter hinanden anbragte metalrør med skiftevis positiv og negativ spænding; partiklen får tilført energi, hver gang den passerer fra et metalrør til det næste. I de meget lange lineære acceleratorer kan partiklerne opnå energier på op til 2 milliarder eV (= 2 GeV). Cykliske acceleratorer bygger på det princip, at en elektrisk ladet partikel beskriver en cirkelformet bane, når den kommer ind i et magnetfelt, som er vinkelret på det plan, den bevæger sig i. Til denne type hører cyklotronen, betatronen, synkrotronen og synkrocyklotronen. Bevatronen og cosmotronen er to udformninger af synkrocyklotronen. Man regner med at kunne opnå partikelenergier på op til flere hundrede GeV hermed.
et foto af en næsten 3 km lang lineær accelerator i Stanford, USA.
Accelerator. Fig. 3. Funktionsskitse af en lineær accelerator af typen med stående bølger.
Fig. 4. Lineær accelerator af typen med vandrebølger.
Fig. 5. Grundrids af en betatron: 1)kobberbeholder, 2)vakuumkammer, 3)studs til vakuumpumpe, 4)bestrålet emne, 5)røntgenstråler, 6)elektron bane, 7)elektromagnet.
Fig. 6 Funktionsskitse af en cyklotron, i hvilken de partikler, som skal accelereres, indføres i apparatets midte:
1)partikelkilde, 2)elektroder, 3)afbøjningsplade, 4)bestrålet emne, 5)partikelbane.
Fig. 7. Funktionsskitse af en synkrotron: 1)protonkilde, 2)lineær accelerator, 3)vakuumpumpe, 4)magneter, 5)accelerationsceller, 6)bestrålet emne, 7)sekundær partikler.
Fig. 8. Funktionsskitse for cyklotronen TRIUMF på 50 MeV, bestemt til acceleration af brintioner:
1)brintionernes bane, 2)magneter, 3)bestrålet emne, 4)afbøjningsmagneter.
Her ses en Siemens betatron til terapeutisk brug.
Kosmotronen i Brookhaven, USA, blev som en af de første protonsynkrotroner sat i gang 1952.
accele'rator [aks-l: maskine som benyttes i den eksperimentelle kernefysik og højenergifysik. I kernefysikken er det hyppigt positivt ladede joner der i accelerator tildeles så store bevægelsesenergier, at de kan overvinde den elektriske frastødning fra den positivt ladede kerne, trænge ind i den og fremkalde kerneomdannelser. Alm. accelerator i kernefysikken er cyklotronen og van de Graaff-generatoren. Disses lineære udstrækning er typisk på nogle få meter og tildeler de accelererede partikler energier på mellem 1 MeV og 100 MeV. Højenergifysikkens accelerator er større; de kan have lineære dimensioner på flere km. Heri tildeles elementarpartikler energier op til 400 GeV. Det gælder fx superprotonsynkrotronen i CERN. I USA er en 165 km lang accelerator under planlægning. I Serpukhov i USSR er en 3000 Ge V protonsynkrotron under planlægning. Accelerator kan være konstrueret efter meget forskellige principper, men bygger i alle tilfælde på, at elektrisk ladede partiklers bevægelse påvirkes af elektriske og magnetiske felter. Accelerator benyttes fx også til medicinsk strålebehandling.
Principtegning af accelerationsrør. Mellem rørets øvre og nedre del pålægges en højspænding opdelt på spændingsforskellene V1 og V2. Jonerne passerer fra jonkilden gennem accelerationselektroderne, accelereres herved af det elektriske felt og kastes ind mod stoffet der skal bestråles (target). Røret kan anvendes til acceleration af elektroner, hvis jonkilden erstattes af en elektronkilde (fx en ophedet glødetråd) og rørets øvre del pålægges negativ højspænding.
.............................................................................................................