Beamline | hiukkaskiihdyttimen hiukkasten kulkureitti

Hiukkaskiihdyttimen sädelinja

Hiukkaskiihdyttimissä sädelinja sijaitsee yleensä tunnelissa ja/tai maan alla sementtikotelon sisällä. Sädelinja on yleensä lieriömäistä metallia. Tyypillisiä nimityksiä ovat sädeputki ja/tai tyhjä osa, jota kutsutaan ajoputkeksi. Koko tämän osan on oltava hyvässä tyhjiössä, jotta säde voi kulkea pitkän matkan.

Mittaus- ja kohdistusryhmä kohdistaa sädelinjan segmentit huolellisesti laserpaikantimen avulla. Kaikkien sädelinjojen on oltava mikrometrin tarkkuudella. Hyvä kohdistus auttaa estämään säteen häviämisen ja säteen törmäämisen putken seinämiin, mikä aiheuttaa sekundaaripäästöjä ja/tai säteilyä.

 
Tässä sädelinjassa sädeputkea on mahdotonta nähdä. Suuren sädeputken osaa käytetään kuitenkin laserilla kohdistamiseen käytettävän ruudukkojärjestelmän kanssa, jota kutsutaan laserputkeksi. Tämä kyseinen sädelinja on noin 3 kilometriä pitkä.  

Synkrotronisäteilyn säteilylinja

Synkrotronisäteilyn osalta sädelinja on laitteisto, joka kuljettaa synkrotronisäteilyn säteet kokeelliseen pääteasemaan, joka käyttää synkrotronivalonlähteen varastointirenkaassa olevien taivutusmagneettien ja lisäyslaitteiden tuottamaa säteilyä. Tyypillinen sovellus tällaiselle sädelinjalle on kiteytys. Tutkijat käyttävät synkrotronivaloa myös monilla muilla tavoilla.

Suuressa synkrotronilaboratoriossa on useita sädelinjoja, joista jokainen on optimoitu tiettyä tutkimusalaa varten. Erot riippuvat syöttölaitteen tyypistä (joka puolestaan määrittää säteilyn intensiteetin ja spektrijakauman), säteen käsittelylaitteista ja kokeellisesta pääteasemasta. Nykyaikaisen synkrotronin tyypillinen sädelinja on 25-100 metriä pitkä varastointirenkaasta pääteasemalle, ja sen hinta voi olla jopa miljoonia Yhdysvaltain dollareita. Tästä syystä synkrotronilaitos rakennetaan usein vaiheittain siten, että ensimmäiset sädelinjat otetaan käyttöön ja muita sädelinjoja lisätään myöhemmin rahoituksen salliessa.

Sädelinjan elementit ovat pienen huoneen (hytin) kokoisissa säteilysuojakoteloissa, joita kutsutaan hutcheiksi. Tyypillinen sädelinja koostuu kahdesta hytistä, optisesta hytistä säteenmuokkauselementtejä varten ja kokeellisesta hytistä, jossa koe sijaitsee. Säde kulkee koppien välillä kuljetusputkessa. Ihmiset eivät saa mennä koppiin, kun säteen suljin on auki, ja säteily pääsee koppiin. Säteilytiloissa on monimutkaiset turvajärjestelmät, joissa on redundantit lukitustoiminnot, joilla varmistetaan, ettei kukaan ole tiloissa, kun säteily on kytketty päälle. Turvajärjestelmä myös sammuttaa säteilysäteen, jos kopin ovi avataan vahingossa säteen ollessa päällä. Tällöin säde sammutetaan hylkäämällä synkrotronissa kiertävä elektronisuihku. Yhden oven avaaminen sammuttaa siis kaikki laitoksen sädelinjat.

Tutkijat käyttävät seuraavia sädelinjoissa käytettäviä elementtejä säteilysäteen muokkaamiseen säilytysrenkaan ja pääteaseman välillä:

• Ikkunat - ohuita metallilevyjä, usein berylliumlevyjä, jotka läpäisevät lähes koko säteen, mutta suojaavat varastointirenkaan sisällä olevaa tyhjiötä saastumiselta.
• raot - jotka säätelevät säteen fyysistä leveyttä ja sen kulmahajontaa.
• Tarkennuspeilit - yksi tai useampi peili, joka voi olla litteä, taivutettu tai toroidinen ja joka auttaa säteen kohdentamisessa (fokusoinnissa).
• Monokromaattorit - kiteiden diffraktioon perustuvat laitteet, jotka valitsevat tietyt aallonpituuskaistat ja absorboivat muita aallonpituuksia ja jotka ovat joskus viritettävissä vaihteleville aallonpituuksille ja joskus kiinteästi tietylle aallonpituudelle.
• Spacing tubes - tyhjiötä ylläpitävät putket, jotka antavat optisten elementtien välille sopivan tilan ja suojaavat hajasäteilyä.
• Näytelavasteet - tutkittavan näytteen kiinnittämiseen ja käsittelyyn sekä sen altistamiseen erilaisille ulkoisille olosuhteille, kuten vaihtelevalle lämpötilalle, paineelle jne.
• Säteilyilmaisimet - näytteen kanssa vuorovaikutuksessa olleen säteilyn mittaamiseen.

Säteenmuokkauslaitteiden yhdistelmä säätelee lämpökuormaa (säteen aiheuttamaa lämpenemistä) pääteasemalla, pääteasemalle osuvan säteilyn spektriä ja säteen fokusointia tai kollimointia. Sädelinjan laitteita, jotka imevät säteen tehoa merkittävästi, on ehkä jäähdytettävä aktiivisesti vedellä tai nestemäisellä typellä. Sädelinjan koko pituus pidetään tavallisesti erittäin korkeassa tyhjiössä.

 
Australian synkrotronin optisen diagnostisen sädelinjan (ODB) sisällä; sädelinja päättyy takaseinässä olevaan pieneen aukkoon.  


Australian synkrotronin pehmeän röntgensäteilyn sädelinjan ja pääteaseman paljastunut toiminta  

Neutronisädelinja

Neutronilaitoksen kokeellista pääteasemaa kutsutaan neutronisädelinjaksi. Neutronisuihkulinjat eroavat synkrotronisuihkulinjoista lähinnä siinä, että niissä käytetään fotonien sijasta tutkimusreaktorista tai spallatiolähteestä peräisin olevia neutroneja. Kokeissa mitataan yleensä neutronien sirontaa tutkittavasta näytteestä.

 

Aiheeseen liittyvät sivut

• Kiihdytinfysiikka
• Syklotroni
• Ionisäde
• Luokka:Neutronilaitokset
• Klystron
• Hiukkaskiihdytin
• Hiukkassäde
• Hiukkasfysiikka
• Quadrupolimagneetti
• Aaltoputki