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Kern- und Teilchenphysik
Kapitel 5
Teilchenbeschleunigung
Fernseher / Oszilloskop
Ionenquelle
aus Krane
Quadrupol Magnet
aus Wille
aus Krane
Elektrostatischer Beschleuniger
aus Wille
Van de Graaff Beschleuniger
aus Wille
Tandembeschleuniger
aus Krane
Münchener 15 MV Tandem
Zyklotron 1
aus Krane
Sektorzyklotron
aus Krane
520 MeVProtonen
TRIUMF(Kanada)
Kern- und Teilchenphysik
Kapitel 5
Teilchenbeschleunigung
Synchrotron
aus Wille
Die CERN Beschleuniger
Das CERN bei Genf
LHC Dipolmagnete
Phasenfokussierung
aus Kollath
Langsamere Teilchen zirkulieren schneller, also mit höherer Frequenz
LINAC (Wideroe Typ)
aus Krane
aus Wille
Protonen LINAC
Hohlleiterstruktur (Runzelröhre)
aus Krane
SLAC Struktur
Phasenstabilität am LINAC
aus Krane
Ortsraum
FAIR: Facility for Antiproton and Ion Research
Primary Beams
• 1012/s; 1.5-2 GeV/u; 238U28+
• Factor 100-1000 over present in intensity
Secondary Beams
• Broad range of radioactive beams
up to 1.5 - 2 GeV/u; • up to factor 10 000 in intensity over present
• Antiprotons 3 - 30 GeV
Storage and Cooler Rings
•Radioactive beams•e- - A and Antiproton-A collider
100 m
UNILAC SIS 18
SIS 100/300
HESR SuperFRS
NESR
CRRESR
GSI heute
FAIR
ESR
SLAC in Stanford
Stanford Linear Accelerator Laboratory
L = 3 kmEe=20 GeV
Collider
Der Relativistic Heavy Ion Collider
Der Relativistic Heavy Ion Collider
Wirkungsquerschnitt und Luminosität
baNR
Wirkungsquerschnitt
R: Reaktionsrate
Luminosität
baNL
Kern- und Teilchenphysik
Kapitel 6
Wechselwirkung von Strahlung mit Materie
Bragg-Kurve
Bragg-Peak
dE/dx für schwere geladene Teilchen
Energieverlust geladener Teilchen in Luft
Eindringtiefe
Elektronen in verschiedenenMaterialien
Krebstherapie mit Ionenstrahlen
millimetergenaue Energieabgabe
Bestrahlungsplan
Eindringtiefe
Rel
ativ
e D
osis
Überwachungdurch PET
Photonen
Kohlenstoff-ionen
GSI Pilotprojekt:
bisher 112 Patienten sehr geringe Nebenwirkungen kein erneutes Tumorwachstum im bestrahlten Bereich
Energieverlust von Elektronen in Cu
Čerenkov Licht
Photoelektrischer Effekt
..EBhE
Compton Effekt
Energiespektrum der Elektronen:
Energie des gestreuten Gamma-Photons:
cos1' 2
2
Ecm
cmEE
e
e
Maximale Energie des gestreuten Elektrons:
EcmE
eTe 2
22max
Compton - EffektWinkelverteilung
222
213121ln
2121ln1
211212 eC r
Klein-Nishina Formel:
cos11cos1cos1
cos111
2
222
2
2er
dd
re : klassischer Elektronenradius
Paarbildung
Wechselwirkung von Photonen