Acceleratori del generatore di particelle cariche Van de Graaf

Acceleratori di particelle cariche

Gli acceleratori di particelle cariche sono installazioni per ottenere fasci di elettroni , protoni e ioni ad alta energia. L'accelerazione delle particelle avviene a causa della loro interazione con campi elettrostatici o elettromagnetici. In medicina, gli acceleratori di particelle cariche vengono utilizzati per la radioterapia e gli studi radiobiologici. A seconda del metodo di accelerazione, gli acceleratori di particelle cariche sono suddivisi in elettrostatici (ad esempio, il generatore di Van de Graaff), risonanza lineare, induzione (vedi Betatron) e ciclici (ciclotrone).

Nel generatore elettrostatico di Van de Graaff, l'alta tensione viene generata dall'accumulo di una carica elettrica sulla superficie della sfera conduttrice, che gli viene fornita dal generatore elettrico per mezzo di una cinghia senza fine mobile. L'accelerazione delle particelle cariche avviene in un tubo a vuoto.

Robert Vannes de Graaf
Robert Vannes de Graaf durante la dimostrazione del suo generatore nel 1922

Generatore elettrostatico (Van de Graaf) - acceleratore di particelle cariche. Consiste in una sorgente di alta tensione (in realtà un generatore elettrostatico) e un tubo di accelerazione. La prima costruzione di successo di tale installazione fu proposta nel 1929 da Van de Graaff (RJ Van de Graaff). Il principio del generatore elettrostatico è il seguente.

Le cariche elettriche dal generatore vengono applicate al nastro dielettrico in movimento.

Da questo nastro, le cariche vengono trasferite da un sistema di spazzole alla superficie interna di una sfera metallica isolata - un conduttore (fig.). Quindi, una carica sufficientemente grande può essere trasferita alla sfera, il cui valore massimo è determinato dall'aspetto di una scarica da esso nello spazio esterno. All'aumentare delle dimensioni della sfera, la tensione aumenta. Allo stato attuale, per aumentare la tensione alle dimensioni minime dell'impianto, il generatore elettrostatico viene posto in un serbatoio con un gas avente un'elevata resistenza elettrica (azoto, freon, anidride carbonica), sotto una pressione di 20 atm.

Un generatore elettrostatico può essere utilizzato per accelerare sia gli elettroni (vedi) che le particelle pesanti - i protoni (vedi). L'energia limitante delle particelle accelerate raggiunge 10 Mev. I generatori elettrostatici hanno trovato ampia applicazione in fisica, ingegneria e medicina. In medicina, i generatori elettrostatici con un fascio di elettroni (vedi Radiazione elettronica) sono usati come fonte di bremsstrahlung (vedi), che si verifica quando gli elettroni ad alta energia colpiscono un bersaglio da un elemento pesante. Acceleratori di particelle cariche.

Generatore elettrostatico Van de Graaff
Generatore elettrostatico di Van de Graaf:
1 - elettrodo ad alta tensione (conduttore);
2 - sorgente ionica o elettronica;
3 - tubo acceleratore multisezione;
4 - colonna isolante;
5 - sistema di defocalizzazione del fascio di elettroni;
6 - sottile foglio di alluminio;
7 - trasportatore;
8 e 10 - punti di ricarica e staccabili;
9 - spostamento del nastro "infinito".