UNILAC

UNILAC

 

[Kurzbezeichnung für englisch Universal Linear Accelerator], Beschleuniger der Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH (GSI) in Darmstadt für die Beschleunigung von Ionen aller Massenzahlen bis auf 20 % der Lichtgeschwindigkeit, d. h. auf Energien bis zu 20 MeV/u (u atomare Masseneinheit), bei Teilchenströmen bis zu einigen 10¹³ Ionen pro Sekunde.

 

UNILAC besteht im Wesentlichen aus drei Beschleunigerabschnitten, von denen jeder nach einem anderen Hochfrequenz-Beschleunigungsprinzip (Linearbeschleuniger) arbeitet, und in denen eine Beschleunigungsspannung von etwa 150 Mio. V erreicht wird. Am Beginn des insgesamt 120 m langen Linearbeschleunigers stehen zwei Vorbeschleuniger (Injektoren) mit je einer Ionenquelle, deren Längen 30 m (z. B. für zehnfach geladene Uran-Ionen, U¹⁰⁺) und 8 m (z. B. für U²⁸⁺) betragen. Durch schnelle Umschaltung können beide Vorbeschleuniger die auf 5 % der Lichtgeschwindigkeit vorbeschleunigten Ionen in den 60 m langen Alvarez-Abschnitt einschießen. Im ersten Abschnitt der Beschleunigungsstrecke, in den die Ionen nach Vorbeschleunigung vom Hochstrominjektor injiziert werden, werden die Teilchen in vier Wideroe-Beschleunigern durch elektrische Wechselfelder mit einer Frequenz von 27 MHz auf 1,4 MeV/u beschleunigt; Gleiches leistet der modernere 8 m lange Vorbeschleuniger. Zur Steigerung der Ionenladung mittels Abstreifen (Strippen) von Elektronen durchqueren die Ionen dann einen so genannten Stripper (ein Überschallgasstrahl oder eine dünne Folie aus Kohlenstoff), bevor sie in den zweiten Abschnitt eintreten, der aus vier Alvarez-Beschleunigern besteht. Zuvor wird durch magnetische Ablenkung des Strahls die gewünschte Ladungskomponente ausgewählt (z. B. U²⁸⁺). In diesem Abschnitt erreichen die Ionen 11 MeV/und Der kontinuierlichen Geschwindigkeitsvariation der Ionen dient im dritten Beschleunigerabschnitt eine 30 m lange Kette von 17 Einzelresonatoren; die Ionen können bis auf die maximale erreichbare Energie beschleunigt oder auf eine gewünschte Energie abgebremst werden (bis zu 2 MeV/u). Die zweite und die dritte Beschleunigerstufe werden mit der vierfachen Frequenz (108 MHz) der ersten betrieben.

 

Die Ionen aus UNILAC werden in der anschließenden Experimentierhalle für Versuche verwendet oder in das Schwerionensynchrotron SIS zur weiteren Beschleunigung eingeschossen, wo sie für weitere Experimente zur Verfügung stehen.