Übersicht

Fachgebiet Beschleunigertechnik

DDS - Direkte Digitale Synthese (Foto: D. Lens)
DDS – Direkte Digitale Synthese (Foto: D. Lens)

Übersicht

Teilchenbeschleuniger dienen als Großforschungsanlagen verschiedenen Anwendungsgebieten in Kernphysik, Atomphysik, Hochenergie- und Plasmaphysik, Biophysik, Tumortherapie, Materialwissenschaften und weiteren Disziplinen. Verschiedene Typen von Teilchenbeschleunigern (insbesondere Linearbeschleuniger, Synchrotron, Mikrotron) sind für verschiedene Einsatzzwecke geeignet. Jeder Teilchenbeschleuniger besteht aus komplexen Teilsystemen mit einer Vielzahl an Einzelkomponenten. Ein Synchrotron beispielsweise benötigt u.a. folgende Subsysteme:

  • Vakuum-System (damit geladene Teilchen im Strahlrohr ungehindert große Strecken zurücklegen können)
  • Magnete (mindestens zur Ablenkung und Fokussierung)
  • Hochfrequenz-Kavitäten (zur eigentlichen Beschleunigung)
  • Strahldiagnose
  • Einrichtungen zur Injektion und Extraktion des Strahls
  • Kontrollsystem (zur koordinierten Ansteuerung aller Subsysteme)

Selbstverständlich existieren auch übergeordnete Aspekte wie zum Beispiel die Energieversorgung und die Medienversorgung (z.B. Kühlwasser und Kühlluft). Die Gesamtauslegung eines Teilchenbeschleunigers erfordert umfangreiches Fach-Knowhow, das in der Beschleunigerphysik zusammengefasst ist. Die Beschleunigertechnik hingegen hat die ingenieurmäßige Umsetzung von physikalischen Anforderungen in einzelne Komponenten zum Ziel. Eine tragende Säule von Beschleunigerphysik und Beschleunigertechnik ist zweifellos die Theorie elektromagnetischer Felder, die für zahlreiche der o.g. Teilsysteme von Relevanz ist.