Strålinje | vägen i en partikelaccelerator av partiklarna

Stråklinje i en partikelaccelerator

I partikelacceleratorer är strålröret vanligen inrymt i en tunnel och/eller under jord, inkapslat i ett cementhus. Strålröret är vanligen av cylindrisk metall. Typiska benämningar är strålrör och/eller en tom sektion som kallas driftrör. Hela denna sektion måste vara under ett bra vakuum för att strålen skall kunna färdas över en lång sträcka.

En besättning som arbetar med mätning och justering anpassar noggrant strålrörssegmenten med hjälp av en lasersökare. Alla strålrör måste ligga inom en mikrometertolerans. En god inriktning hjälper till att förhindra strålförlust och att strålen kolliderar med rörväggarna, vilket ger upphov till sekundära emissioner och/eller strålning.

 
Det är omöjligt att se strålröret på denna strållinje. Den del av det stora strålröret används dock med ett rutnätssystem för inriktning med en laser, det så kallade laserröret. Just den här strålröret är ungefär 3 kilometer långt.  

Synkrotronstrålning

När det gäller synkrotroner är en strållinje det instrument som transporterar strålar av synkrotronstrålning till en experimentell slutstation, som använder den strålning som produceras av böjningsmagneterna och insättningsanordningarna i lagringsringen i en synkrotronljuskälla. En typisk tillämpning för denna typ av strållinje är kristallografi. Forskare använder också synkrotronljus på många andra sätt.

Ett stort synkrotronlaboratorium kommer att ha många strålrör, vart och ett optimerat för ett visst forskningsområde. Skillnaderna beror på vilken typ av inmatningsanordning som används (vilket i sin tur bestämmer strålningens intensitet och spektralfördelning), på strålkonditioneringsutrustningen och på den experimentella slutstationen. En typisk strållinje vid en modern synkrotron är 25-100 m lång från lagringsringen till slutstationen och kan kosta upp till flera miljoner US-dollar. Av denna anledning byggs en synkrotronanläggning ofta i etapper, med de första få strålkanaler i början av driften, och andra strålkanaler läggs till senare när finansieringen tillåter det.

Elementen i strålröret befinner sig i strålningsskyddande kapslar, så kallade hutches, som är lika stora som ett litet rum (kabin). En typisk strållinje består av två hytter, en optisk hytt för strålkonditioneringselementen och en experimentell hytt, som innehåller experimentet. Mellan hytterna färdas strålen i ett transportrör. Människor får inte komma in i hytterna när strålskjutaren är öppen och strålning kan komma in i hytten. Hutcherna har komplexa säkerhetssystem med redundanta låsfunktioner för att se till att ingen befinner sig i hytten när strålningen är påslagen. Säkerhetssystemet stänger också av strålningen om dörren till hytten av misstag öppnas när strålningen är på. I detta fall stängs strålen av genom att elektronstrålen som cirkulerar i synkrotronen dumpas. Om en dörr öppnas stängs alltså alla strållinjer i anläggningen av.

Experimentörer använder följande element som används i strållinjer för att konditionera strålningen mellan lagringsringen och slutstationen:

• Fönster - tunna plåtar av metall, ofta beryllium, som släpper igenom nästan hela strålen, men som skyddar vakuumet i lagringsringen från kontaminering.
• Slitsar - som kontrollerar strålens fysiska bredd och dess vinkelspridning.
• Fokuseringsspeglar - en eller flera speglar, som kan vara plana, böjda, plana eller toroidala, som hjälper till att kollimera (fokusera) strålen.
• Monokromatorer - anordningar baserade på diffraktion av kristaller som väljer vissa våglängdsband och absorberar andra våglängder, och som ibland kan ställas in på olika våglängder och ibland är fixerade till en viss våglängd.
• Spacing tubes - vakuumrör som ger rätt utrymme mellan de optiska elementen och skyddar mot spridd strålning.
• Provstadier - för att montera och manipulera provet som undersöks och utsätta det för olika yttre förhållanden, t.ex. varierande temperatur, tryck osv.
• Strålningsdetektorer - för att mäta den strålning som har interagerat med provet.

Kombinationen av strålkonditioneringsanordningar kontrollerar den termiska belastningen (uppvärmning orsakad av strålen) vid slutstationen, spektrumet av den strålning som infaller vid slutstationen och strålens fokus eller kollimation. Enheter längs strållinjen som absorberar en betydande del av strålens effekt kan behöva kylas aktivt med vatten eller flytande kväve. Hela strålrörets längd hålls normalt under ultrahögvakuum.

 
Inuti hallen för Optical Diagnostic Beamline (ODB) vid Australian Synchrotron; strållinjen slutar vid den lilla öppningen i den bakre väggen.  


Det exponerade arbetet med en strållinje för mjuka röntgenstrålar och en slutstation vid Australian Synchrotron  

Neutronstråle

En experimentell slutstation i en neutronanläggning kallas en neutronstråle. Ytligt sett skiljer sig neutronstrålningslinjerna från synkrotronstrålningsstrålningslinjerna främst genom att de använder neutroner från en forskningsreaktor eller en spallationskälla i stället för fotoner. Experimenten mäter vanligtvis neutronspridning från det prov som studeras.

 

Relaterade sidor

• Acceleratorfysik
• Cyklotron
• Jonstråle
• Kategori:Neutronanläggningar
• Klystron
• Partikelaccelerator
• Partikelstråle
• Partikelfysik
• Kvadrupolmagnet
• Vågguide