Betatrone
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Un betatrone è un acceleratore di particelle, progettato e realizzato intorno al 1940 da Donald William Kerst, che accelera elettroni mediante forze elettromotrici indotte prodotte da un flusso magnetico variabile. Il campo magnetico (variabile nel tempo e di configurazione opportuna) costringe gli elettroni a descrivere orbite circolari e li accelera. Il suo nome è dovuto al nome con cui venivano identificati originariamente gli elettroni, ovvero raggi beta.
Il betatrone consta di due espansioni polari circolari che generano un campo magnetico (variabile nel tempo) a simmetria radiale. All'interno è posto un toroide al cui interno è praticato il vuoto (in modo che le particelle non impattino con molecole d'aria durante la fase di accelerazione). All'interno della cavità toroidale vengono immesse la particelle da accelerare. Essendo il campo magnetico variabile nel tempo si ha un campo elettrico indotto non conservativo (come descritto dalle equazioni di Maxwell). Viene successivamente immessa una particella di carica elettrica nota (oppure è possibile studiare la sua carica osservando il moto risultante). Il campo elettrico indotto accelera la carica elettrica mentre il campo magnetico ha la funzione di defletterla (tramite la forza di Lorentz) per mantenerla in un'orbita circolare, nonché la funzione fondamentale di mantenere il campo elettrico indotto. Le cariche possono acquistare un'energia cinetica di 150MeV (al loro raggiungimento un elettrone compie 150 000 giri in 0,0032 s). Raggiunta la massima energia, le cariche elettriche vengono immesse in una regione di spazio sede di un altro campo magnetico che ne devia le traiettorie verso l'esterno.
Il betatrone è il primo acceleratore di particelle che, in qualità di sorgente di raggi X, ha avuto maggiore importanza nelle applicazioni pratiche. Per anni, infatti, ha retto la concorrenza di altri strumenti in svariati campi; ad esempio, in metallografia per l'analisi non distruttiva dei materiali e in medicina per la cura localizzata dei tumori.
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