In de deeltjesfysica is een beamline het traject in een deeltjesversneller van de deeltjes.
In de materiaalkunde, fysica, chemie en moleculaire biologie leidt een bundellijn naar het experimentele eindstation dat gebruik maakt van deeltjesbundels van een deeltjesversneller, synchrotronlicht van een synchrotron of neutronen van een spallatiebron of onderzoeksreactor.
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.
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:
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.
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.
A: Een beamline is het pad in een deeltjesversneller van de deeltjes. In materiaalkunde, fysica, chemie en moleculaire biologie leidt het naar een experimenteel eindstation dat gebruik maakt van deeltjesbundels van een deeltjesversneller, synchrotronlicht van een synchrotron of neutronen van een spallatiebron of onderzoeksreactor.
A: De deeltjes die in beamlines worden gebruikt, zijn onder meer afkomstig van deeltjesversnellers, synchrotrons en spallatiebronnen of onderzoeksreactoren.
A: Beamlines leiden tot een experimenteel eindstation door deeltjes, zoals die afkomstig van deeltjesversnellers, synchrotrons en spallatiebronnen of onderzoeksreactoren, voor experimentele doeleinden ter beschikking te stellen.
A: Experimenten die met behulp van bundellijnen worden uitgevoerd, hebben onder meer betrekking op materiaalkunde, natuurkunde, scheikunde en moleculaire biologie.
A: De energie voor deze experimenten is voornamelijk afkomstig van de deeltjes zelf, die afkomstig kunnen zijn van deeltjesversnellers, synchrotrons en spallatiebronnen of onderzoeksreactoren.
A: Ja; door de hoge energie van sommige deeltjes die bij deze experimenten worden gebruikt, kunnen er bij de uitvoering ervan veiligheidsproblemen ontstaan.
