Beschleuniger

Beschleuniger, im Deutschen oft als Teilchenbeschleuniger bezeichnet, sind Anlagen, die geladene Teilchen wie Elektronen, Protonen oder Ionen durch elektrische Felder auf hohe Geschwindigkeiten bringen. Ihr Hauptziel ist es, die Teilchenenergie zu erhöhen, um sie in Experimenten zu untersuchen oder für praktische Anwendungen nutzbar zu machen. Beschleuniger finden sich in der Grundlagenforschung, Medizin, Industrie und Sicherheitstechnik.

Funktionsprinzip und Aufbau: Die Beschleunigung erfolgt in Beschleunigungsstrukturen durch Hochfrequenzfelder, während Magnetfelder die Trajektorie lenken und fokussieren. Da Teilchen in der Regel in einem Vakuum geführt werden, verhindert man Kollisionen mit Luftmolekülen. Je nach Bauart unterscheidet man Linearbeschleuniger (Linac), die Teilchen in gerader Linie beschleunigen, und Kreisbahnbeschleuniger wie Zyklotrone oder Synchrotrone, bei denen die Teilchen in einer Ringbahn zirkulieren und die Beschleunigung in jedem Umlauf synchron erfolgt.

Typen und Anwendungen: Linearbeschleuniger eignen sich besonders für Elektronen- oder Ionenstrahlen in Industrie und Medizin. Zyklotrone werden häufig zur Erzeugung medizinischer Radionuklide verwendet, während Synchrotrone und Hadronen-Synchrotrone sehr hohe Energien für Teilchenkollisionen in der Grundlagenforschung ermöglichen. Große Forschungseinrichtungen betreiben oft mehrere Beschleunigerbaureihen, ergänzt durch Detektoren und Experimente an der Strahlführung.

Anwendungsbereiche: In der Grundlagenforschung dienen Beschleuniger der Erforschung von Materie, Kräften und fundamentalen Prozessen. In der Medizin ermöglichen Linearbeschleuniger radiologische Therapien und die Erzeugung medizinisch relevanter Isotope für Diagnostik. In der Industrie kommen Beschleuniger zur Materialanalyse, Oberflächenbehandlung und Implantation von Ionen zum Einsatz. Sicherheits- und Umweltaspekte betreffen Strahlenschutz, Betriebssicherheit und regelmäßige Wartung.