Synchrotron

Radiale Fokussierung beim Synchrotron


Das Programm simuliert zwei Konzepte der radialen Fokussierung bei einem Synchrotron - die Schwache Fokussierung und die Starke Fokussierung. Das Konzept der starken Fokussierung wurde Ende der 1950-er Jahre an der Universität Bonn an einem Elektronen-Synchrotron umgesetzt, das seinerzeit weltweit der zweite Beschleuniger war, der diese Methode erfolgreich umsetzen konnte. Das Programm stellt dieses 500 MeV-Synchrotron nach. Dieses bestand aus 9 Magnetsektoren (je 40°), die jeweils einen alternierenden Magnetgradienten aufwiesen: Die ersten 10 Grad radial fokussierend, die folgenden 20 Grad radial defokussierend und die letzten 10 Grad wieder fokussierend ( ½F + D + ½F). Dieses Konzept führt zu einer starken Bündelung des Elektronenstrahls. Allerdings reagiert diese Fokussierung extrem stark auf Magnetfeldfehler und auf zu starke Abweichungen von der Sollbahn. Die schwache Fokussierung ohne alternierendes Magnetfeld ist dagegegn wesentlich unempfindlicher. Allerdings führen die Elektronen dann Betatronschwingungen mit großer Amplitude durch und benötigen daher viel Platz in der Vakuumröhre. Das Konzept der starken Fokussierung mit alternierendem Feldgradienten wird heutzutage weltweit bei allen Synchrotrons verwendet.

Download des Programms: "synchrotron.exe"

Schwache und Starke Fokussierung in einem Synchrotron

Synchrotrons können nur dann gut funktionieren, wenn man es schafft, die geladenen Teilchen so zu bündeln, dass sie nur geringfüging von der vorgegebene Sollbahn abweichen. Die Fokussierung des Teilchenstrahls stellt für die Konstrukteure von Synchrtrons durchaus eine Herausforderung dar. Grundsätzlich wurden zwei gut funktionierende Konzepte entwickelt, die man mit "Schwacher Fokussierung" und mit "Starker Fokussierung" bezeichnet.

In den beiden Erklär-Videos werden diese beiden Konzepte der Strahlfokussierung im Detail erklärt.


Download Video 1: "Die Schwache Fokussierung in einem Synchrotron" (50 MB)

Download Video 2: "Die Starke Fokussierung in einem Synchrotron" (50 MB)

 
 
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