Betatronen

Det var mange som forsøkte å laga akseleratorar ved hjelp av magnetisk induksjon. Men i 1940 lykkast det Donald Kerst ved universitetet i Illinois å byggja ein. Etter at den nye maskinen hadde vorte kalla både "rheotron", "inductron",  "Super-X-Ray Maskin" og "kosmisk stråle-maskin" vart det halden ein navnekonkurranse. Eit av dei meir originale forslaga var då "Ausserordentlichhochgeschwindigkeitelektronenentwickelndenschwerarbeitsbeigollitron", men Kerst landa på "betatron."  Den første maskinen gav stråler med 2.3 MeV energi. Seinare  kom det opp i 300 MeV.

Loading...
Don Kerst ved Universitetet i Illinois i 1940 med den første betatronen

Det magnetiske feltet som held elektronane i bane er også det same som akselerer det. Hvis det magnetiske feltet aukar vert det indusert ein emf i fartsretningen slik at elektronane vert akselerert. 

Querschnittskizze eines Betatrons Tversnitt av ein betatron

 

Betatronen lar partiklane gå i ein fast sirkelbane i et stadig aukande ledemagnetfelt, samtidig som magnetfluksen innanfor banen blir auka for å gi det nødvendige sirkulære elektriske akselerasjonsfeltet. Di fleire omløp partiklene får i løpet av ein akselerasjonssyklus, di høgare blir energien. Betatronen blir derfor bare brukt for elektroner. Det er ingen fasestabiliseringsproblemer (akselerasjonsfeltet er jo kontinuerlig rundt banen). For å få ein stabil bane lar ein magnetfeltet bli litt svekka utover, for å få magnetfeltlinjer som er konvekse utover.

Ledemagnetfeltet må vera sterkt nok til å balansera sentrifugalkrafta. Siden magnetfeltstyrken er begrensa av magnetjern eller av supralederegenskaper, bestemmer den maksimale baneradien maksimalenergien, og sidan det er dyrt å fylla ei stor sirkelflate med magnetfelt blir den maksimale baneradius for både syklotronen og betatronen liten. For syklotronen blir relativistisk fasesakking også eit begrensande problem, som ein forsøkjer å kompensera ved å gi akselerasjonsgapa størst mulig spenning, dvs. færrast mulig omløp per energienhet

Betatronane vert fremdeles brukt i medisin og industri sidan dei er veldig kompakte.