Ringbeschleuniger am PSI
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Exercise:
Am P Paul Scherrer Institut in Villigen werden Protonen auf hohe Gschwin-dig-kei-ten beschleunigt und mit Magnetfeldern auf kreisförmige Bahnen gelenkt. An bestimmten Stellen dieser Kreisbahnen sind kurze Bschleu-ni-gungs-streck-en Kavitäten eingerichtet wo die Protonen eine hohe elektrische Spannung durchlaufen. Dadurch wird der Bahnradius der Protonen von Bahn zu Bahn etwas grösser bis sie am Schluss die äusserste Kreisbahn mit der höchsten Energie erreichen. Mit einem speziellen Magneten werden sie ausgekoppelt und als Teilchenstrahl zu verschiedenen Experimentierplätzen gelenkt. Wir treffen nun folge Annahmen: Ein einzelnes Proton werde mit der Energie von pqMeV vom Injektor Vorbeschleuniger in den Ringbeschleuniger eingeschossen und pro Umlauf liege nur eine Beschleunigungsphase vor. abcliste abc Wie schnell fliegen die Protonen in den Ringbeschleuniger ein? abc Das Proton kreise mit einer Frequenz von pqMHz auf der innersten Bahn des Ringbeschleunigers. Welchen Betrag und welche Richtung muss das – als homogen angenommene – Magnetfeld haben? Erstelle eine Zeichnung! abc Wie gross ist der Radius r_ der innersten Bahn ? abc Wir wählen nun einen Radius von pq.m. Welche Spannung muss an die Beschleunigungsstrecke angelegt werden damit sich der Bahnradius um pqcm vergrössert? abc Die Protonen verlassen den Ringbeschleuniger mit einer Endenergie von pqMeV. Wie schnell sind jetzt die Protonen? abc Der austrete Protonenstrahl hat eine Strahlleistung von bis zu pqMW. Somit werden die Protonen die in einem Materieblock abgestoppt werden müssen eine Heizleistung von eben pqMW erzeugen. Bestimme die Anzahl Protonen die pro Sekunde den Beschleuniger verlassen sowie die elektrische Stromstärke des Protonenstrahls! abcliste
Solution:
Am P Paul Scherrer Institut in Villigen werden Protonen auf hohe Gschwin-dig-kei-ten beschleunigt und mit Magnetfeldern auf kreisförmige Bahnen gelenkt. An bestimmten Stellen dieser Kreisbahnen sind kurze Bschleu-ni-gungs-streck-en Kavitäten eingerichtet wo die Protonen eine hohe elektrische Spannung durchlaufen. Dadurch wird der Bahnradius der Protonen von Bahn zu Bahn etwas grösser bis sie am Schluss die äusserste Kreisbahn mit der höchsten Energie erreichen. Mit einem speziellen Magneten werden sie ausgekoppelt und als Teilchenstrahl zu verschiedenen Experimentierplätzen gelenkt. Wir treffen nun folge Annahmen: Ein einzelnes Proton werde mit der Energie von pqMeV vom Injektor Vorbeschleuniger in den Ringbeschleuniger eingeschossen und pro Umlauf liege nur eine Beschleunigungsphase vor. abcliste abc Wie schnell fliegen die Protonen in den Ringbeschleuniger ein? abc Das Proton kreise mit einer Frequenz von pqMHz auf der innersten Bahn des Ringbeschleunigers. Welchen Betrag und welche Richtung muss das – als homogen angenommene – Magnetfeld haben? Erstelle eine Zeichnung! abc Wie gross ist der Radius r_ der innersten Bahn ? abc Wir wählen nun einen Radius von pq.m. Welche Spannung muss an die Beschleunigungsstrecke angelegt werden damit sich der Bahnradius um pqcm vergrössert? abc Die Protonen verlassen den Ringbeschleuniger mit einer Endenergie von pqMeV. Wie schnell sind jetzt die Protonen? abc Der austrete Protonenstrahl hat eine Strahlleistung von bis zu pqMW. Somit werden die Protonen die in einem Materieblock abgestoppt werden müssen eine Heizleistung von eben pqMW erzeugen. Bestimme die Anzahl Protonen die pro Sekunde den Beschleuniger verlassen sowie die elektrische Stromstärke des Protonenstrahls! abcliste
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