Betatrone
Che cos'è il betatrone?
Il betatrone è una macchina, appartenente al gruppo degli acceleratori circolari impiegata come acceleratore di particelle.
Le particelle accelerate dal betatrone sono elettroni che vengono mantenuti all'interno di un anello toroidale sotto vuoto da un campo magnetico variabile prodotto da un elettromagnete a nucleo di ferro.
Per azione del campo magnetico le orbite degli elettroni si incurvano su una traiettoria approssimativamente circolare, mentre per effetto del gradiente del campo in senso radiale si ottiene la focalizzazione del fascio.
Gli elettroni vengono invece accelerati dal campo elettrico indotto dovuto alle variazioni del flusso magnetico concatenato con l'orbita degli elettroni stessi.
Storia
Gli studi sul betatrone hanno avuto inizio intorno al 1920, ma il primo tentativo coronato da successo risale solo al 1940.
In quell'anno alcuni ricercatori dell'università dell'Illinois, ottennero, per la prima volta, elettroni accelerati all'energia di 2-3 MeV mediante l'impiego di un betatrone.
Pochi anni dopo, sempre lo stesso gruppo di ricercatori, riuscì a costruire un betatrone che accelerava gli elettroni fino a energie superiori ai 300 MeV.
Impiego e limiti dei betatroni
Nati, come avviene per tutte le macchine acceleratrici, come strumenti di ricerca, oggigiorno i betatroni sono impiegati sia a scopo terapeutico che per produrre radiazioni come ad esempio raggi X e raggi γ.
La natura della radiazione che si ottiene dai betatroni dipende dal particolare tipo di bersaglio che viene impiegato. Per esempio, se il fascio di elettroni accelerati dal betatrone viene collimato in modo tale da colpire un bersaglio costituito da una lamina di platino, è possibile ottenere un fascio di raggi γ.
Il limite principale dei betatroni è dovuto all'energia massima ottenibile che è limitata dalla potenza del campo magnetico (dovuta alla grandezza dell'elettromagnete a nucleo di ferro). Per tale motivo i betatroni sono stati soppiantati dai sincrotroni che rappresentano l'ultima generazione degli acceleratori di particelle.
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