Linearbeschleuniger < Physik < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Status: |
(Frage) beantwortet  | | Datum: | 00:02 So 01.03.2015 | | Autor: | tobihee |
| Aufgabe | | Wie bestimme ich die Beschleunigungsspannung U0 nach der n-ten Röhre, die Länge der n-ten Röhre und die Teilchenbeschleuniger nach dem n-ten Rohr? |
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
Hallo :)
Ich soll am Donnerstag einen Vortrag über den Linearbeschleuniger halten. Wie er funktioniert und andere Informationen hab ich schon zusammen.
Jedoch kann ich leider keine passenden Formeln finden.
Also, wie bestimme ich die Beschleunigungsspannung U0 nach der n-ten Röhre, die Länge der n-ten Röhre und die Teilchenbeschleuniger nach dem n-ten Rohr?
Würde ich riesig über eine passende Atntort freuen :)
|
|
| |
|
Hallo!
Nunja, du schreibst, daß du das Prinzip eines Linearbeschleunigers schon verstanden hast, daher ergeben sich einige Antworten schon von alleine.
Jede Röhre ist mit der übernächsten elektrisch verbunden, und wenn man Spannung anlegt, hat man abwechselnd "plus" und "minus" auf den Röhren. Geladene Teilchen werden beim Übergang von einer Röhre zur nächsten beschleunigt, wenn die Polarität stimmt: Elektronen werden nur beschleunigt, wenn sie einen Übergang von "minus" nach "plus" vorfinden, sonst werden sie abgebremst.
Und immer, wenn die Teilchen in der Röhre sind, wird umgepolt, so daß die Teilchen am Ende der Röhre wieder die korrekte Polarität vorfinden.
Zur Berechnung benötigst du den Energiesatz, bei jedem Übergang zwischen zwei Röhren erhält das Teilchen die Energie $E=U*q_$, und wird dadurch schneller. Die Geschwindigkeit bekommst du auch über den Energiesatz: [mm] E=\frac{1}{2}mv^2 [/mm] .
Damit kannst du dir jetzt die Frage beantworten, welche Gesamtenergie hat das Teilchen nach 1, 2, 3, 4, ... Übergängen, und damit auch, welche Geschwindigkeit es dann jeweils hat.
Statt vieler einzelner Röhren / Übergänge könnte man auch nur zwei Röhren mit einem einzigen Übergang benutzen. welche Spannung würdest du denn benötigen, um dem Teilchen dann die gleiche Energie mitzugeben, wie bei mehreren Röhren?
Zu guter letzt: Das Teilchen wird immer schneller, das weißt du nun ja schon. Nun benötigt ein Beschleuniger immer die gleiche Zeit zum Umpolen, und zu dieser Zeit muß das Teilchen in der Röhre sein. In dem Maße, wie es schneller wird, müssen also auch die Rohre länger werden, damit das klappt. Hier hilft dir $s=vt_$ weiter.
Zwei Anmerkungen noch:
Es ist nirgends die Spannung zwischen zwei Röhren angegeben, nenn das einfach mal [mm] U_0 [/mm] . Genauso kennst du die Masse und Ladung der Teilchen nicht, das sollte dich aber auch nicht stören. Es reicht aber, wenn du sowas sagst wie "jedes Rohr muß 5x so lang sein, wie das vorherige" (das 5x ist nicht richtig...)
Beschleuniger können besonders leichte Teilchen (Elektronen z.B.) recht schnell auf relativistische Geschwindigkeiten bringen. Die Teilchen werden dann nahe der Lichtgeschwindigkeit nicht mehr schneller, sondern schwerer. Dadurch erreichen die Röhren irgendwann eine bestimmte Länge, die sie nicht mehr überschreiten. Aber dazu mußt du garantiert nichts berechnen.
|
|
|
| |
|
| Status: |
(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 12:45 Sa 07.03.2015 | | Autor: | tobihee |
Danke nochmal für deine Antwort, hat mir sehr geholfen :)
|
|
|
|
