- Betatron
- Be|ta|tron auch: Be|tat|ron 〈n. 11〉 einfacher, kreisförmiger Beschleuniger für Elektronen; Sy Elektronenschleuder [verkürzt <Betastrahlen + Elektron]
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Gerät zur Beschleunigung von Elektronen.* * *
Betatron[Kurzwort aus Betastrahlen und Elektron] das, -s/...'trone, auch -s, Elektronenschleuder, nach dem Prinzip des Transformators arbeitende Anlage zur Beschleunigung von Elektronen auf hohe Energien, meist auf Endenergien bis 50 MeV, bei sehr großen Betatronen bis zu 400 Megavolt. Höhere Energien sind nicht möglich, da die kreisförmig bewegten Elektronen elektromagnetische Strahlung aussenden, deren Energie dann gleich der aufgewendeten Beschleunigungsarbeit wird. Die Elektronen werden von einem Injektor tangential in eine auf Hochvakuum ausgepumpte, ringförmige Beschleunigungsröhre eingeschossen, die sich zwischen den ringförmig ausgebildeten Polschuhen am hohlzylindrischen Joch eines Elektromagneten befindet und dessen Eisenkern umschlingt. Unter dem Einfluss des von diesen Steuerpolschuhen aufgebauten magnetischen Führungsfeldes umlaufen die Elektronen in der Beschleunigungsröhre stabile Kreisbahnen (diese entsprechen den Windungen der Sekundärspule eines Transformators) und werden dabei von einem elektrischen Wirbelfeld beschleunigt. Dieses wird von einem sich zeitlich ändernden magnetischem Kraftfluss induziert, der im Kern von einem in den beiden Erregerspulen (sie entsprechen der Primärspule des Transformators) fließenden starken sinusförmigen Wechselstrom erzeugt wird. Die Elektronen durchlaufen dadurch bei jedem Umlauf eine geringe Spannung (10 bis 50 V), die ihre Energie jeweils erhöht. In einer Beschleunigungsperiode erreichen die Elektronen mindestens 106 Umläufe, wobei sie sich aber bereits nach etwa 50 000 Umläufen fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, sodass sich die weitere Energiezufuhr v. a. in einer starken relativistischen Zunahme ihrer Masse auswirkt. Die beschleunigten Elektronen werden in Form von Strahlimpulsen von wenigen μs Dauer durch Änderung des Führungsfeldes so abgelenkt, dass sie auf eine in der Ringröhre angebrachte Antikathode (Betatrontarget) auftreffen und eine hochenergetische Röntgenbremsstrahlung erzeugen oder als Elektronenstrahl die Ringröhre durch ein Austrittsfenster verlassen. - Die erzeugten Elektronenstrahlen werden u. a. in der Kernphysik zu Streuversuchen und in der Medizin zur Bestrahlung von Tumoren verwendet; die mit ihnen erzeugte ultraharte Röntgenbremsstrahlung von hoher Durchdringungsfähigkeit dient zur Auslösung von Kernreaktionen, zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und zur Strahlenbehandlung.* * *
Universal-Lexikon. 2012.
