Kern- und Teilchenphysik Kapitel 5 Teilchenbeschleunigung

Kern- und Teilchenphysik

Kapitel 5

Teilchenbeschleunigung

Fernseher / Oszilloskop

Ionenquelle

aus Krane

Quadrupol Magnet

aus Wille

aus Krane

Elektrostatischer Beschleuniger

aus Wille

Van de Graaff Beschleuniger

aus Wille

Tandembeschleuniger

aus Krane

Münchener 15 MV Tandem

Zyklotron 1

aus Krane

Sektorzyklotron

aus Krane

520 MeVProtonen

TRIUMF(Kanada)

Kern- und Teilchenphysik

Kapitel 5

Teilchenbeschleunigung

Synchrotron

aus Wille

Die CERN Beschleuniger

Das CERN bei Genf

LHC Dipolmagnete

Phasenfokussierung

aus Kollath

Langsamere Teilchen zirkulieren schneller, also mit höherer Frequenz

LINAC (Wideroe Typ)

aus Krane

aus Wille

Protonen LINAC

Hohlleiterstruktur (Runzelröhre)

aus Krane

SLAC Struktur

Phasenstabilität am LINAC

aus Krane

Ortsraum

FAIR: Facility for Antiproton and Ion Research

Primary Beams

• 1012/s; 1.5-2 GeV/u; 238U28+

• Factor 100-1000 over present in intensity

Secondary Beams

• Broad range of radioactive beams

up to 1.5 - 2 GeV/u; • up to factor 10 000 in intensity over present

• Antiprotons 3 - 30 GeV

Storage and Cooler Rings

•Radioactive beams•e- - A and Antiproton-A collider

100 m

UNILAC SIS 18

SIS 100/300

HESR SuperFRS

NESR

CRRESR

GSI heute

FAIR

ESR

SLAC in Stanford

Stanford Linear Accelerator Laboratory

L = 3 kmEe=20 GeV

Collider

Der Relativistic Heavy Ion Collider

Der Relativistic Heavy Ion Collider

Wirkungsquerschnitt und Luminosität

baNR

Wirkungsquerschnitt

R: Reaktionsrate

Luminosität

baNL

Kern- und Teilchenphysik

Kapitel 6

Wechselwirkung von Strahlung mit Materie

Bragg-Kurve

Bragg-Peak

dE/dx für schwere geladene Teilchen

Energieverlust geladener Teilchen in Luft

Eindringtiefe

Elektronen in verschiedenenMaterialien

Krebstherapie mit Ionenstrahlen

millimetergenaue Energieabgabe

Bestrahlungsplan

Eindringtiefe

Rel

ativ

e D

osis

Überwachungdurch PET

Photonen

Kohlenstoff-ionen

GSI Pilotprojekt:

bisher 112 Patienten sehr geringe Nebenwirkungen kein erneutes Tumorwachstum im bestrahlten Bereich

Energieverlust von Elektronen in Cu

Čerenkov Licht

Photoelektrischer Effekt

..EBhE

Compton Effekt

Energiespektrum der Elektronen:

Energie des gestreuten Gamma-Photons:

cos1' 2

2

Ecm

cmEE

e

e

Maximale Energie des gestreuten Elektrons:

EcmE

eTe 2

22max

Compton - EffektWinkelverteilung

222

213121ln

2121ln1

211212 eC r

Klein-Nishina Formel:

cos11cos1cos1

cos111

2

222

2

2er

dd

re : klassischer Elektronenradius

Paarbildung

Wechselwirkung von Photonen