Teilbeschleuniger

Teilbeschleuniger (engl. “partial accelerator” oder “sub‑accelerator”) ist ein Begriff aus der Teilchenphysik und der Beschleuniger‑technik, der kleine oder spezialisierte Beschleunigeranlagen bezeichnet, die nicht als eigenständige Hochenergie‑Beschleuniger zur Erzeugung von hochenergetischen Teilchenstrahlen dienen, sondern als Komponenten, Vor‑ oder Nachstufen in größeren Anlagen oder für spezifische Anwendungen in Forschung, Medizin und Industrie.

Die Grundidee besteht darin, Teilchen in einem begrenzten Energiebereich zu beschleunigen und sie anschließend an weitere Beschleunigerstufen zu übergeben. Typische Teilbeschleuniger sind Linearbeschleuniger (Linacs) mit wenigen Metern Länge, Zyklotrone oder Radiofrequenz‑Quadrupol‑Beschleuniger (RFQ), die besonders für die Erzeugung von Ionenstrahlen mit niedrigen bis mittleren Energien (einige keV bis mehrere MeV) eingesetzt werden. In vielen Synchrotron‑ oder Fermilab‑Komplexen bilden mehrere Teilbeschleuniger eine Kaskade, die den Teilchenstrom schrittweise auf die gewünschte Endenergie bringt.

Historisch entwickelte sich das Konzept in den 1950er‑ und 1960er‑Jahren, als die ersten großen Beschleuniger wie der Brookhaven‑Alternating‑Gradient‑Synchrotron oder das CERN‑Proton‑Synchrotron aufgebaut wurden. Dort wurden bereits einzelne Linacs und Booster‑Zyklen als Teilbeschleuniger integriert. Die Weiterentwicklung von Hochfrequenz‑ und Supraleitungstechnologien ermöglichte kompaktere Bauweisen und höhere Gradientwerte, was den Einsatz von Teilbeschleunigern in Forschungseinrichtungen und medizinischen Zentren erleichterte.

Heutige Anwendungen umfassen die Protonentherapie, bei der kompakte Cyclotrons oder Synchrotrone als Teilbeschleuniger dienen, die Produktion von Radioisotopen für die Nuklearmedizin, die Materialbearbeitung (Ionenimplantation) und die Grundlagenforschung, etwa bei Test‑Beam‑Lines für Detektoren. Aufgrund ihrer Flexibilität, relativ geringen Baukosten und ihrer Möglichkeit, maßgeschneiderte Energiespektren zu liefern, bleiben Teilbeschleuniger ein zentraler Baustein moderner Beschleunigerinfrastrukturen.