Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Teilchenbeschleuniger

Physik
by

Robert Hammann

on 22 January 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Teilchenbeschleuniger

Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit!
Zyklotron
Kreisbeschleuniger
Zwei halbkreisförmige Hohlräume (dazwischen ein Spalt)
Im Kreismittelpunkt Teilchenquelle
starker umschließender Magnet
klassisches Zyklotron
Modernes Zyklotron
Aufbau
LHC
Technische Daten:

27km Umfang
Beschleunigerkomplex
4 Interaction-Points

Protonen
:
Erreichbare Energien: 7TeV
2808Bündel zu je 115Mrd Protonen

Bleiionen
:
Erreichbare Energien: 2,76TeV
592 Bündel zu je 70Mio Ionen
Energien

h t t p ://www.newmodellersshop.co.uk/images/jouef/hj1027_tgv_duplex_train.jpg
V = 150km/h
M = 400t
Protonemission
Wechselspannung angelegt
→ Beschleunigung im Spalt

durch Lorentzkraft Bewegung auf einer kreisförmigen Bahn


Bleiionemission
Funktion
Durch immer höhere Energie: größerer Radius
→ spiralförmige Bahn, Spannungsfrequenz konstant!
Am Ende durch Elektromagneten ausgeleitet
der Clue
Radio Frequency Quadrupole
Verwendung
Vorteil
Nachteil
Problem bei Elektronen: Zu geringe Masse
→ zu schnell relativistische Bewegung (Problem mit Spannungsfrequenz)

Forschung
Strahlentherapie
Einsatzgebiete
Fokssierung des Strahls
Mehrfachnutzung von Wegstrecke
Beschleunigung von Ionen auf 10-500 MeV
LINAC
Super Proton Synchrotron
besteht aus Hohlraumresonatoren, Dipolmagneten und Quadrupole
Teilchen
beschleuniger

Dipolmagnete
Stehwellen
SLAC
Strahlentherapie
beschleuniger
Synchrotron
Kreisbeschleuniger
Stehwelle
Elektronen: 50GeV
Elektronen/Photonen: 4 MeV-20MeV
Vorstellung
LHC
Elektrode
DESY
Wechsel
spannung
Erforderliche Frequenz

3GHz
Einkopplung von Mikrowellen

Aufbau
Betrieb
Mikrowellenleistung nicht dauerhaft aufbringbar!
10 -
→ 200 Hz gepulst
→ 4*10 e/s beschleunigt
Elektronen-Gun
Glühkathode
Streugitter
Elektronenstrahl
Vakuumpumpe
LHC-Speicherring
fOKUSSIERUNG
Beschleunigt Teilchen auf 3m/s unter Lichtgeschwindigkeit
Kollision der Teilchen in Detektoren
Eingekoppelte Welle wird am Beschleunigerende reflektiert
→ stehende elektromagn. Welle

Jeder zweite Abschnitt feldfrei (Knoten)

Bauweise als Resonator der elektromagnetischen Welle
Beschleunigerrohr
Strahlrohr
56mm
1,9 K kalter
Isolator
Gefahren:
Gefahren:
Beam-Dump
Bei Notfällen
Zur Entsorgung des Strahls
Stromverbrauch
Datenverarbeitung
Kühlsystem
Triggersystem
= 1/10 vom Kanton Genf
Mittels Helium
Supraleitungen
15 Petabytes
Strahlentherapie
Bendingmagnet
90°-Umlenkung

spektrale Aufteilung der Elektronen nach ihren Energien

270°-Umlenkung
Drei gleichgepolte Magnete
90°
270°
Lösung
Problem
spektrale Aufspaltung
Bündelung
Abnehmende Magneten-Dicke zum Drehpunkt →schwächeres Feld für Elektronen mit geringerer Energie

einzelne verstellbare Wolframlamellen
→ sehr präzise Formung des Feldes

Strahlerkopf
Entscheidung ob Bestrahlung mit Elektronen oder Photonen
h t t p://www.weltkarte.com/typo3temp/pics/9c991a3043.png
h t t p://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/CERN_Server.jpg
http://www.martingrund.de/bildgalerie_privat/data/media/41/001_Eisberg_DSC_0280_2.JPG
Funktionsweise
Teilchen werden im Ultra-Hoch-Vakuum beschleunigt

Ablenkmagnete halten Teilchen auf ihrer Bahn

Stärke der Ablenkmagnete muss synchron mit ihrer Energie steigen

Fokussierungsmagnete halten Strahl zusammen
ATLAS
DETEKTOR
Prinzip:
Bahnkurvenaufzeichnung

Aufgabe:
Nachweis von Teilchen, Bestimmung deren Masse,Impulse,Ladung,Größe,Energie
h t t p://static.freepik.com/fotos-kostenlos/mond-im-comic-stil_17-1120185226.jpg
P =p * 10
mond
-1
Beschl
Länge: 45 m
Breite: 22 m
Höhe: 22 m
Gewicht: 7000 Tonnen
Bautechnische Daten
Inerer
Detektor
Large Hadron Collider
des Synchrotron
Bei Auftreffen der Elektronen:
5% der Energie → Röntgenbremsstrahlung
Target
Karrousel
Ausgleichskörper /
Streufolien
→ homogene Verteilung der Dosis
Photonen
Elektronen
→ Bestimmung der Feldgröße
Blendenpaare
Multileaf-Collimator
Zielvolumen
Überblick
Besteht aus
Pixeldetektor
Silizium-Streifen-Detektor
Transition Radiation Tracker
Torodiales Magnetsystem
Innerer Detektor
Myonenspektrometer
Kalorimeter
Solenoidmagnet
Pixel
Detektoraufbau
Frontansicht
Seitansicht
Vorteil
kein Energieverlust durch Synchrotronstrahlung
Driftrohr
Funktion
Modul
Kalorimeter
Elektromagnetisches Kalorimeter
Hadronisches Kalorimeter
U
Myonenspektrometer
Kollision
Auflösung
Je nach Detektorart
14-50µm
h t t p://thumbs.dreamstime.com/x/hand-die-einzelnes-haar-zieht-31671002.jpg
50µm
Proton-Proton-Kollision
Giorgio Groß
Robert Hammann
Torodiales Magnetspulensystem
-
+
h t t p ://www.youtube.com/watch?v=NhXMXiXOWAA
9mm
Quellen
Skript „Einführung in die Strahlentherapie und Therapie mit offenen Nukliden“, Klemens Zink
http://www.lhc-facts.ch
http://www.youtube.com/watch?v=SmgOw3qYrZc , Jefferson Lab
http://www.youtube.com/watch?v=k27PZCUPei, Mark Ramsay
wikipedia.de: "Teilchenbeschleuniger", "SLAC", "Linearbeschleuniger"
http://www.desy.de/forschung/
http://www.weltmaschine.de/sites/site_weltmaschine/content/e5/e1038/e1039/infoboxContent1043/Berlin-trifft-CERN_Ehrmann.pdf
http://www.atlas.ch/trigger.html
http://www.duew.shuttle.de/duew/wheisgy/funktion1.html
http://www.heise.de/ct/artikel/Herren-der-Ringe-291742.html
http://www.lhc-facts.ch/index.php?page=home
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/bewegung-ladungen-feldern/lb/bewegung-ladungen-feldern-teilchenbeschleuniger-1
Zudem die in der Prezi verwendeten Videos

Helmholtz Institut
Fehler in der Darstellung: M-Feld falschrum
elektromagnetische
Linearbeschleuniger

Full transcript