Bundellijn | het pad in een deeltjesversneller van de deeltjes

Straallijn in een deeltjesversneller

In deeltjesversnellers is de beamline meestal ondergebracht in een tunnel en/of ondergronds, in een behuizing van cement. De beamline is meestal van cilindervormig metaal. Typische namen zijn "beam pipe" en/of een lege sectie die "drift tube" wordt genoemd. Deze hele sectie moet onder een goed vacuüm staan om de bundel een lange afstand te laten afleggen.

Een meet- en uitlijnploeg lijnt de bundellijnsegmenten zorgvuldig uit met behulp van een lasertracker. Alle bundellijnen moeten binnen een tolerantie van een micrometer liggen. Een goede uitlijning helpt om straalverlies te voorkomen en te voorkomen dat de straal tegen de buiswanden botst, waardoor secundaire emissies en/of straling ontstaan.

 
Op deze beamline is de straalbuis niet te zien. Het gedeelte van de grote straalbuis wordt echter gebruikt met een rastersysteem voor uitlijning met een laser, de zogenaamde laserbuis. Deze specifieke bundellijn is ongeveer 3 kilometer lang.  

Synchrotron stralingsbundel

Met betrekking tot synchrotrons is een beamline de instrumentatie die bundels synchrotronstraling naar een experimenteel eindstation brengt, dat gebruik maakt van de straling die wordt geproduceerd door de buigmagneten en invoegtoestellen in de opslagring van een synchrotronlichtbron. Een typische toepassing voor dit soort beamline is kristallografie. Wetenschappers gebruiken synchrotronlicht ook op vele andere manieren.

Een groot synchrotronlaboratorium heeft vele bundellijnen, elk geoptimaliseerd voor een bepaald onderzoeksgebied. De verschillen zijn afhankelijk van het type invoegtoestel (dat op zijn beurt de intensiteit en de spectrale verdeling van de straling bepaalt), de apparatuur voor het conditioneren van de bundel en het experimentele eindstation. Een typische bundellijn in een moderne synchrotron is 25 tot 100 m lang, van de opslagring tot het eindstation, en kan miljoenen dollars kosten. Daarom wordt een synchrotronfaciliteit vaak in fasen gebouwd, met de eerste paar bundellijnen bij het begin van de exploitatie, en andere bundellijnen die later worden toegevoegd naarmate de financiering dat toelaat.

De beamline-elementen bevinden zich in stralingsafschermende behuizingen, de zogenaamde hutten, ter grootte van een kleine kamer (cabine). Een typische beamline bestaat uit twee hutten, een optisch hok voor de bundelconditioneringselementen en een experimenteel hok, waarin het experiment is ondergebracht. Tussen de hutten reist de bundel in een transportbuis. Mensen mogen de hutten niet betreden wanneer het stralingsluik open is en er straling in het hok kan komen. Hutten hebben complexe veiligheidssystemen met redundante vergrendelingsfuncties om ervoor te zorgen dat niemand zich in het hok bevindt wanneer de straling wordt ingeschakeld. Het veiligheidssysteem zal de stralingsbundel ook uitschakelen als de deur van het hok per ongeluk wordt geopend terwijl de straling is ingeschakeld. In dat geval wordt de bundel uitgeschakeld door de elektronenbundel die in de synchrotron circuleert te dumpen. Door het openen van één deur worden dus alle bundels in de faciliteit uitgeschakeld.

Experimenteerders gebruiken de volgende elementen die in bundellijnen worden gebruikt voor het conditioneren van de stralingsbundel tussen de opslagring en het eindstation:

• Vensters - dunne platen metaal, vaak beryllium, die bijna de gehele bundel doorlaten, maar het vacuüm binnen de opslagring beschermen tegen verontreiniging.
• Spleten - die de fysieke breedte van de straal en zijn hoekspreiding regelen
• Focusspiegels - een of meer spiegels, die vlak, gebogen of torusvormig kunnen zijn en die helpen bij het collimeren (focussen) van de bundel.
• Monochromatoren - apparaten gebaseerd op diffractie door kristallen die bepaalde golflengtebanden selecteren en andere golflengten absorberen, en die soms afstembaar zijn op verschillende golflengten, en soms vast op een bepaalde golflengte.
• Afstandsbuizen - vacuümbuizen die voor de juiste ruimte tussen de optische elementen zorgen en eventuele verstrooide straling afschermen.
• Monstertrappen - voor het monteren en manipuleren van het te bestuderen monster en het onderwerpen ervan aan verschillende externe omstandigheden, zoals temperatuur- en drukverschillen, enz.
• Stralingsdetectoren - voor het meten van de straling die op het monster is inwerken

De combinatie van bundelconditioneringsapparaten regelt de thermische belasting (verwarming door de bundel) bij het eindstation, het spectrum van de op het eindstation invallende straling en de focus of collimatie van de bundel. Apparaten langs de beamline die een aanzienlijk vermogen van de bundel absorberen, moeten mogelijk actief worden gekoeld met water of vloeibare stikstof. De gehele lengte van een bundellijn wordt gewoonlijk onder ultrahoog vacuüm gehouden.

 
De blootgelegde werking van een soft x-ray beamline en eindstation bij het Australische Synchrotron  


Binnenin de Optical Diagnostic Beamline (ODB) hutch van het Australische Synchrotron; de beamline eindigt bij de kleine opening in de achterwand  

Neutronenbundel

Een experimenteel eindstation in een neutronenfaciliteit wordt een neutronenbundellijn genoemd. Oppervlakkig gezien verschillen neutronenbundels vooral van synchrotronstralenbundels door het feit dat zij neutronen uit een onderzoeksreactor of een spallatiebron gebruiken in plaats van fotonen. De experimenten meten meestal de neutronenverstrooiing van het onderzochte monster.

 

Gerelateerde pagina's

• Fysica van versnellers
• Cyclotron
• Ionenstraal
• Categorie:Neutroneninstallaties
• Klystron
• Deeltjesversneller
• Deeltjesbundel
• Deeltjesfysica
• Quadrupoolmagneet
• Golfgeleider