Techniklexikon

Betatron

Kreisbeschleuniger (Beschleuniger) für Elektronen, die in der Kernphysik (Elementarteilchenphysik), beider Werkstoffprüfung und in der Medizin - dort vor allem im Rahmen der Strahlentherapie gegen den Krebs - eingesetzt werden. Kreisbeschleuniger für Elektronen. Im Gegensatz zum Zyklotron wird während der Beschleunigung das Magnetfeld (das sogenannte Führungsfeld) so variiert, dass die Elektronen sich bei allen Energien auf ihrer Sollbahn mit festem Radius im Vakuumrohr befinden. Diese Bahnstabilität ist garantiert, sobald für das vertikale und radiale Magnetfeld die Wideroe-Bedingung und die Steenbeck-Bedingung gleichzeitig erfüllt sind.

Das Betatron, 1928 von R. Wideroe vorgeschlagen, funktioniert nach dem Transformatorprinzip: Das bei der zeitlichen Magnetfeldänderung induzierte elektrische Wirbelfeld dient als Beschleunigungsfeld (Induktionsbeschleunigung). Absolvieren die Elektronen viele Umläufe, so erreichen sie eine hohe Energie, welche der in der Sekundärspule induzierten Spannung entspricht, jedoch ohne dass die Spannung tatsächlich erzeugt werden muss.

Die ersten Betatrons wurden 1935 von M. Steenbeck und 1940 von D. W. Kerst gebaut; letzteres konnte Elektronen auf 2,3MeV beschleunigen. Heute verwendet man Betatrons mit Energien bis zu etwa 30MeV. Bei noch höheren Energien, die rein technisch möglich sind, verlieren die Teilchen jedoch aufgrund von Synchrotronstrahlung zuviel Energie.

Betatron: Querschnitt durch ein Betatron. 1: Magnetkörper, 2: Spulenkörper, 3: Beschleunigerkammer, 4: Elektronenstrahl.