Techniklexikon

Driftröhren

KernphysikTeilchenphysikPlasmaphysik, Magnetohydrodynamik, rohrförmige, feldabschirmende Elektrode, in der ein Strahl geladener Teilchen ohne Einwirkung äusserer elektrischer Felder transportiert werden kann. Driftröhren werden z.B. in einigen Hochfrequenz-Linearbeschleunigern eingesetzt. Die Beschleunigung der Teilchen erfolgt nacheinander in einer Reihe von Beschleunigungsstrecken, an die eine hochfrequente Spannung mit fester Frequenz angelegt ist. Zwischen den Beschleunigungsstrecken liegen die in ihrem Inneren feldfreien Driftröhren, deren Länge so bemessen ist, dass die Driftzeiten synchron mit den Zeitpunkten sind, an denen das Hochfrequenzfeld sich umpolt. So erreichen die Teilchen den Beschleunigungsspalt zwischen den Driftröhren immer in der gleichen Phasenlage. Der vorher kontinuierliche Ionenstrahl wird dabei in Teilchenpakete (Bunche) zerlegt. Die erreichbare Teilchenenergie ist proportional zur Anzahl der Beschleunigungsspalte und zur anliegenden Spannung. Die Felder zwischen den Driftröhren können dabei zu einer bestimmten Zeit entweder von Lücke zu Lücke alternieren (Wideroe-Struktur, Driftstreckenlänge L = bl/2) oder in die gleiche Richtung weisen (Alvarez-Struktur, Driftstreckenlänge L = bl). Dabei beschreibt b den relativistischen Faktor v / c, und l steht für die Vakuumwellenlänge. Mit wachsender Teilchengeschwindigkeit muss die Länge der Driftröhren angepasst werden.

Driftröhren: Driftröhren und Feldverteilung zu einem Zeitpunkt t₀ für a) Wideroe-Struktur; b) Alvarez-Struktur. Ebenfalls dargestellt sind die zu beschleunigenden Teilchenpakete.