Un haz de partículas cargadas es un grupo localizado espacialmente de partículas cargadas eléctricamente que tienen aproximadamente la misma posición, energía cinética (resultando en la misma velocidad ) y dirección. Las energías cinéticas de las partículas son mucho mayores que las energías de las partículas a temperatura ambiente . La alta energía y la direccionalidad de los haces de partículas cargadas los hacen útiles para aplicaciones (consulte Uso de haces de partículas y Tecnología de haces de electrones ).
Tales vigas se pueden dividir en dos clases principales:
- vigas unbunched ( cabotaje vigas [1] o vigas DC ), que no tienen subestructura longitudinal en la dirección del movimiento del haz.
- haces agrupados , en los que las partículas se distribuyen en pulsos (racimos) de partículas. Las vigas agrupadas son más comunes en las instalaciones modernas, ya que los conceptos de acelerador más modernos requieren vigas agrupadas para la aceleración. [2]
Suponiendo una distribución normal de posiciones e impulsos de partículas, un haz de partículas cargadas (o un grupo del haz) se caracteriza por [3]
- la especie de partícula, por ejemplo , electrones , protones o núcleos atómicos
- la energía media de las partículas, a menudo expresada en electronvoltios (típicamente keV a GeV)
- la corriente de partículas (promedio), a menudo expresada en amperios
- el tamaño del haz de partículas, a menudo utilizando la llamada función β
- la emitancia del haz , una medida del área ocupada por el haz en uno de varios espacios de fase .
Estos parámetros se pueden expresar de varias formas. Por ejemplo, la corriente y el tamaño del haz se pueden combinar en la densidad de corriente , y la corriente y la energía (o voltaje del haz V) se pueden combinar en la perveancia K = I V −3/2 .
Los haces de partículas cargadas que se pueden manipular en aceleradores de partículas se pueden subdividir en haces de electrones , haces de iones y haces de protones .
Tipos comunes
- Haz de electrones o rayos catódicos , como en un microscopio electrónico de barrido o en aceleradores como las fuentes de luz del Gran Colisionador de Electrones-Positrones o Sincrotrón .
- Haz de protones, como los que se utilizan en la terapia de protones , en colisionadores como el Tevatron y el Gran Colisionador de Hadrones , o para la escritura de haces de protones en litografía.
- Haces de iones , como en el Colisionador de Iones Pesados Relativista o la Instalación en construcción para Haces de Isótopos Raros .
Referencias
- ^ Ruggiero, F; Thomashausen, J (junio de 2005), CERN Accelerator School: Curso básico sobre física general de aceleradores , p. 296, doi : 10.5170 / CERN-2005-004 , CERN-2005-004 , consultado el 14 de noviembre de 2017
- ^ Edwards, DA; Syphers, MJ (1993). Introducción a la física de los aceleradores de alta energía . Weinheim, Alemania: Wiley-VCH. ISBN 9780471551638.
- ^ Humphries, Stanley (1990). Rayos de partículas cargadas (PDF) . Nueva York: Wiley-Interscience . ISBN 9780471600145.