E5 Partikelquellen

Thema

Alle bisher beschriebenen Verfahren – Hochfrequenzbeschleunigung, magnetische Führung, Optik und Clustering – wirken auf Teilchen, die zunächst von einer Quelle erzeugt werden müssen. Bei Elektronen werden diese üblicherweise durch Erhitzen eines Materials oder durch Beschuss einer photoemissiven Oberfläche mit einem Laserpuls von dessen Oberfläche gelöst. Letzteres Verfahren ermöglicht die Erzeugung extrem kurzer, mit dem Rest der Anlage präzise synchronisierter Teilchenpakete. Protonen werden typischerweise durch Ionisierung von Wasserstoffgas mittels elektrischer Entladung oder Mikrowellenplasma gewonnen, wobei die entstehenden Atomkerne mit einem elektrischen Feld extrahiert werden. Für schwerere Ionen entziehen komplexere Plasmaquellen Atomen mehrere Elektronen, um Teilchen mit höherer elektrischer Ladung zu erhalten. Dies ist vorteilhaft, da ein stärker geladenes Teilchen in jeder der im ersten Modul dieses Katalogs beschriebenen Beschleunigungsstufen mehr Energie aufnimmt. Unabhängig vom Teilchentyp bestimmt die Quelle Eigenschaften, die sich durch die gesamte nachfolgende Beschleunigungskette ziehen: den anfänglich verfügbaren Strom, die anfängliche Strahlemittanz und die anfängliche zeitliche Struktur der Teilchenpakete. Keine nachfolgende Stufe kann die Strahlqualität über die ursprüngliche Qualität der Quelle hinaus verbessern. Daher wirkt sich eine Einschränkung im Quellendesign auf die gesamte Anlage aus. Dieses Modul, das zunächst feststellt, dass alle vorhergehenden Stufen Partikel benötigen, kommt schließlich zu dem Schluss, dass die von vornherein festgelegte Qualität dieser Partikel die Obergrenze darstellt, die keine nachfolgende Stufe überschreiten kann.

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