Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 9. 2 mars 1946 - Betatronen, av Olle Wernholm
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
2 mars 1946
211
ner den axiella stabiliteten och rörelsen blir
enbart radiellt stabil. Motsvarande fältstyrkevärdeblir
2 L r r0J
Fältstyrkan som funktion av radien har det
utseende fig. 3 visar och för stabil rörelse fordras
att kurvan ligger inom det streckade området. Äro
de bägge villkoren uppfyllda kommer alltså
accelerationen att ske med den banradie där den
elektriska fältstyrkan har minimum.
Några betingelser av rent experimentell art äro
av stor betydelse. Injiceringen av elektronerna
måste ske inuti magnetfältet nära och tangentiellt
till elektronbanan. Wideröe försökte skjuta in
elektronerna från en elektronkälla utanför fältet,
men på detta sätt nå elektronerna aldrig den
stabila banan, vilket var en av anledningarna till
att hans anordning aldrig fungerade. En annan
anledning var, att den i banan inducerade
spänningen per varv var för liten för att övervinna
förlusterna i början av accelerationsförloppet.
Minimum accelererande fältstyrka tycks ligga omkring
0,3 V/cm och de betatroner som finnas i gång ha
0,5—1 V/cm.
Om för accelerationen förutsättes ett sinusformat
växelfält, börja elektronerna accelereras i det
ögonblick då induktionen nått ett sådant värde
att krökningsradien hos elektronstrålen är
ungefär lika med injektionsradien (A i fig. 4).
Elektronerna beskriva ett komplicerat
insvängningsförlopp kring en logaritmisk spiral som alltmer
närmar sig den stabila banan. För varje varv de
löpa runt ökas hastigheten med ett belopp
motsvarande den inducerade spänningen per varv och
vid kvartsperiodens slut är hastigheten maximal
(vid B). Nästa kvartsperiod retarderas
elektronerna men samtidigt blir rörelsen instabil.
Acceleration äger alltså rum endast under en fjärdedel av
Fig. 4.
Fälstyrkeförhål-landen vid injicering
och uttagning av
elektroner i betatronen;
upptill fältstyrkans
variation under en
kvarts-period (A injicering, B
uttagning); den yttre
och inre cirkeln nedtill
ånge betatronrörets
konturer; E
elektron-kanon.
perioden och genom att på något sätt förstöra
jämviktsvillkoren för den stabila banan så att den
förstoras eller förminskas är det möjligt att sedan
elektronerna erhållit maximal energi låta dem
träffa en antikatod och på detta sätt alstra
röntgenstrålning.
De energier man uppnår kunna approximativt
skrivas
V i= 300 ’ B ’ r
där B är toppvärdet av induktionen i banan. Om
detta uttryckes i gauss och radien i centimeter
erhålles energin i voit. En banradie på exempelvis
10 cm och en induktion på 1 000 gauss i banan
ger omkring 3 MeV i slutenergi. Vid frekvensen
500 p/s skulle i detta fall spänningen per varv bli
ungefär 20 V och våglängden nära 100 km.
Magnetfältet
Sommaren 1944 undersöktes vid K. Tekniska
Högskolans institution för elektronik möjligheten
att få en betatronmagnet för några miljoner voit
tillverkad i industrin, men då leveranstiderna
visade sig vara mycket långa beslöts att på
institutionen skulle tillverkas en betatron med
luft-spolar. Ursprungligen var denna avsedd att drivas
med 500 p/s växelström, men den inducerade
spänningen vid denna frekvens var för liten för
att sätta accelerationen i gång. Frekvensen ökades
till 4 000 p/s och i oktober 1945 kunde det
konstateras att betatronen fungerade. Den är
emellertid långt ifrån färdig bl.a. emedan den höga
frekvensen ger stora svårigheter med
banförsto-ringen.
Fördelarna med att alstra magnetfältet med
järnkärna äro uppenbarligen dels möjligheten att
sluta fältet utanför luftgapet genom ett litet
magnetiskt motstånd och därigenom få hög
induktion i luftgapet, dels att genom utformning
av polskorna relativt lätt kunna ge fältet i
luftgapet den önskade formen. Den speciella
fältformen med hög central induktion gör det
ofördelaktigt att använda spolar, emedan en
cylinderspole innanför lindningen har minimum
induktion i centrum. Med ett system av sex spolar
placerade enligt fig. 5 har det emellertid varit
möjligt att uppfylla de villkor man måste ställa på
magnetfältet, men anordningen har många
nackdelar. Virvelströmförlusterna bli på grund av den
höga frekvensen (4 000 p/s) mycket stora i inner
-spolarna och vid kontinuerlig drift är det
nödvändigt med forcerad kylning. En del av
amperevarvtalen för mellan- och ytterspolarna måste
användas för att kompensera innerspolens
backflöde och därigenom bli de induktioner man når
i banan förhållandevis små med hänsyn till totala
amperevarvtalet.
Den strömstyrka de magnetiska krafterna kunna
hålla i banan är vid icke relativistiska hastigheter
begränsad av rymdladdningen. Enligt i USA ut-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
