Tekst źródłowy strony Betatron

[[Plik:First betatron 1940.jpg|thumb|Wczesny betatron skonstruowany na Uniwersytecie w Illinois]]
[[Plik:Betatron 6MeV (1942).jpg|thumb|Niemiecki betatron o mocy 6 MeV (1942)]]
'''Betatron''' – [[akcelerator indukcyjny]], rodzaj [[akcelerator cząstek|akceleratora]] cyklicznego, służący do przyspieszania [[elektron]]ów.

== Historia ==
Pierwszy betatron zbudował [[Donald William Kerst]] w [[1940]] roku – składał się z pierścieniowej [[komora próżniowa|komory próżniowej]] umieszczonej między nabiegunnikami [[elektromagnes]]u{{odn|Płochocki|1963|s=7–16}}

Budowę pierwszego betatronu o całkowicie polskiej konstrukcji rozpoczęto w 1958 roku w pracowni betatronowej przy [[Zakład Radiologii Przemysłowej Instytutu Elektrotechniki w Warszawie|Zakładzie Radiologii Przemysłowej Instytutu Elektrotechniki w Warszawie]]{{odn|Płochocki|1963|s=7–16}}. Dokonał tego zespół pod kierownictwem dr [[Stefan Nowicki|Stefana Nowickiego]] oraz inżynierów Józefa Janiczka, Roberta Kiełszni oraz Krzysztofa Wiśniewskiego. W 1962 roku urządzenie rozpoczęło pracę w [[Instytut Badań Jądrowych|Instytucie Badań Jądrowych]] w [[Świerk (Otwock)|Świerku]]{{odn|Płochocki|1963|s=7–16}}.

== Budowa i działanie ==
Elektromagnes zasilany jest ze [[źródło prądu|źródła prądu]] zmiennego. W momencie gdy pole magnetyczne ma małe natężenie do komory wstrzykiwane są wstępnie przyspieszone elektrony, których tor jest zakrzywiany przez pole magnetyczne. W komorze zostają tylko te elektrony które mają prędkość o takiej wartości, że promień ich obiegu jest równy promieniowi komory. Pole magnetyczne wzrasta, w wyniku zjawiska [[indukcja elektromagnetyczna|indukcji elektromagnetycznej]] wzrastające pole wytwarza wirowe [[pole elektryczne]], które przyspiesza elektrony. Jednocześnie rosnące pole magnetyczne utrzymuje elektrony poruszające się z coraz większą prędkością na orbicie o powoli rosnącym promieniu.

Gdy pole magnetyczne dochodzi do maksymalnej wartości, dodatkowy impuls kieruje elektrony na zewnątrz lub do wewnątrz gdzie umieszczony jest wylot lub tarcza. W czasie cyklu przyspieszania elektrony wykonują w akceleratorze setki tysięcy obiegów.

Opisany cykl obejmuje mniej niż 1/4 okresu [[Funkcje trygonometryczne|sinusoidalnie]] zmiennego [[napięcie elektryczne|napięcia]] zasilania. W pozostałej części cyklu elektrony nie są przyspieszane. Cykle powtarzają się w takt zmiany prądu zasilającego cewkę elektromagnesu.

Warunkiem utrzymania elektronu na orbicie stabilnej (mieszczącej się w komorze) jest odpowiednie ukształtowanie pola magnetycznego tak by natężenie pola malało przy wzroście promienia. Pole magnetyczne musi spełniać warunek:
:: <math>\theta_0=2\pi r_0^2 H_0,</math>

gdzie <math>\theta_0</math> [[strumień pola]] magnetycznego przechodzącego przez powierzchnię ograniczoną orbitą o promieniu <math>r_0,</math> <math>H_0</math> [[natężenie pola magnetycznego]] na promieniu <math>r_0.</math>

Warunek ten uzyskuje się poprzez odpowiednie ukształtowanie biegunów magnesu, stosowanie [[Materiał magnetyczny|materiałów magnetycznych]] o większej przenikalności magnetycznej bliżej środka komory.

Uzyskiwanie energii przez elektrony w betatronach ogranicza promieniowanie elektronów, gdyż krążą po orbitach kołowych. Przy dużych prędkościach wypromieniowanie narasta i powoduje wytrącenie elektronów z orbity stabilnej. By zmniejszyć promieniowanie, które jest proporcjonalne do przyspieszenia (tu dośrodkowego) buduje się betatrony o większej średnicy. Przyspieszając cząstki do prędkości porównywalnych z [[prędkość światła|prędkością światła]] w próżni napotyka się wówczas na problem [[teoria względności|relatywistyczego]] wzrostu masy przyspieszanej cząstki, który też sprawia, że przyspieszane cząstki wypadają z akceleratora.

Maksymalne uzyskiwane energie sięgają 300 [[Elektronowolt|MeV]].

== Zastosowanie ==
Betatron używany jest w przemyśle jako źródło cząstek lub źródło promieniowania beta oraz gamma. Wykorzystywany jest jako źródło wysokoenergetycznych [[kwant]]ów gamma dla celu [[defektoskopia|defektoskopii]] przemysłowej. W medycynie wykorzystuje się go do terapii naświetlania promieniowaniem chorych organów{{odn|Płochocki|1963|s=7–16}}.

W fizyce stanowi jedynie urządzenie dydaktyczne. W [[fizyka jądrowa|fizyce jądrowej]] został wyparty przez akceleratory umożliwiające uzyskanie wyższych energii cząstek szczególnie [[synchrotron]]y.

== Przypisy ==
{{Przypisy}}

== Bibliografia ==
* {{Cytuj pismo |nazwisko = Płochocki | imię = Zbigniew | tytuł = Betatron. Transformator do przyspieszania elektronów |czasopismo = Młody Technik nr 5 (178) maj 1963 |strony = 7–16 |wydanie = |miejsce = Warszawa |rok = 1963|odn = tak}}

== Literatura dodatkowa ==
* {{Cytuj książkę |autor = Ryszard Szepke |tytuł = 1000 słów o atomie i technice jądrowej |wydawca = Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej |rok = 1982 |język = pl |isbn = 8311067236}}

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Akceleratory]]