Techniklexikon

Elektronensynchrotron

TeilchenphysikKernphysik, Kreisbeschleuniger für Elektronen, bei dem die Sollbahn einen konstanten Radius hat. Dabei ist der Radius R der Teilchenbahn mit deren Energie E und den zur Führung benötigten Magnetfeldern B durch die RelationR = E / ecB

festgelegt, wobei e die Ladung und c die Lichtgeschwindigkeit ist. Aus der Konstanz des Radius folgt, dass das Verhältnis E / B konstant gehalten werden muss, was dadurch erreicht wird, indem das Magnetfeld B synchron mit der Energie E hochgefahren wird. Deswegen nennt man diesen Beschleunigertyp auch Synchrotron.

Das Synchrotron besteht aus einer Elektronenkanone, einem Elektroneninjektor, den Ablenk- und Fokussierungsmagneten sowie einer Beschleunigungsstrecke.

Beim Umlauf von Elektronen tritt eine mit der Strahlenergie E stark ansteigende Abstrahlung von elektromagnetischen Wellen, auch Synchrotronstrahlung genannt, auf, die zu einem Enrergieverlust DE ~ E⁴ führt. Dieser Verlust muss durch Zufuhr von Leistung in den Beschleunigungsstrecken kompensiert werden, so dass die obere Grenze etwa bei 10 GeV liegt. Bei der Beschleunigung von Protonen dagegen gibt es keine Verluste, weshalb Energien von über 1000 GeV erreicht werden.

Elektronensynchrotrons werden heute fast ausschliesslich als AG-Synchrotrons gebaut.

Elektronensynchrotron: Aufbau.