Betatron, un tip de accelerator de particule care utilizează câmpul electric indus de un câmp magnetic variabil pentru a accelera electronii (particule beta) până la viteze mari într-o orbită circulară. Primul betatron de succes a fost finalizat în 1940 la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign, sub conducerea fizicianului american Donald W. Kerst, care dedusese principiile detaliate care guvernează funcționarea unui astfel de dispozitiv. Modelele moderne de betatron compacte sunt utilizate pentru a produce fascicule cu raze X de mare energie pentru o varietate de aplicații.
accelerator de particule: Betatroni
Un betatron este un tip de accelerator care este util numai pentru electroni, care uneori se numesc particule beta - de unde și numele. Electronii
Betatronul este format dintr-un tub evacuat format într-o buclă circulară și încorporat într-un electromagnet în care înfășurările sunt paralele cu bucla. Un curent electric alternativ în aceste înfășurări produce un câmp magnetic diferit care se inversează periodic în direcție. În timpul unui sfert din ciclul de curent alternativ, direcția și puterea câmpului magnetic, precum și viteza de schimbare a câmpului din interiorul orbitei, au valori adecvate pentru accelerarea electronilor într-o singură direcție.
Accelerația electronilor este controlată de două forțe, una care acționează în direcția mișcării electronilor și cealaltă în unghi drept față de acea direcție. Forța în direcția mișcării electronilor este exercitată de câmpul electric produs prin inducție prin întărirea câmpului magnetic în interiorul cercului; această forță accelerează electronii. A doua forță - perpendiculară - apare pe măsură ce electronii se deplasează prin câmpul magnetic și menține electronii într-o orbită circulară în interiorul buclei închise.
La începutul sfertului de ciclu corespunzător, electronii sunt injectați în betatron, unde fac sute de mii de orbite, câștigând energie în același timp. La sfârșitul sfertului de ciclu, electronii sunt deviați pe o țintă pentru a produce raze X sau alte fenomene cu energie mare. Betatronii mari au produs fascicule de electroni cu energii mai mari de 340 megaelectron volți (MeV) pentru utilizare în cercetarea fizicii particulelor. Considerațiile privind greutatea impun limitări severe la construcția de betatroni cu energie mare; electromagnetul unei unități 340-MeV cântărește aproximativ 330 de tone.
Cu toate acestea, betatronii cu energie mai mică din intervalul 7-2020 MeV au fost special construiți pentru a servi drept surse de raze X „dure” energetice pentru utilizare în radiografie medicală și industrială. Betatronii portativi, care funcționează la niveluri de energie de aproximativ 7 MeV, au fost proiectați pentru aplicații specializate în radiografie industrială - de exemplu, pentru a examina construcția de beton, oțel și fontă-metal pentru integritatea structurală.
