Un Pelletron es un tipo de generador electrostático , estructuralmente similar a un generador de Van de Graaff . [1] Los Pelletrons se han construido en muchos tamaños, desde pequeñas unidades que producen voltajes de hasta 500 kilovoltios (kV) y energías de haz de hasta 1 megaelectronvoltio (MeV) de energía cinética, hasta el sistema más grande, que ha alcanzado un voltaje de CC de más de 25 megavoltios y ha producido haces de iones con energías de más de 900 MeV.
Según el artículo de revisión de F. Hinterberger [2], el pelletrón fue desarrollado por primera vez a mediados de la década de 1960 por el profesor Raymond Herb . [3] En 1965, Ray, junto con JA Ferry y T. Pauly, fundó la National Electrostatics Corporation para fabricar pelletrones como solución a los problemas de las máquinas Van de Graaff cada vez más grandes requeridas en ese momento para la investigación de la física de partículas.
Al igual que en la máquina de Van de Graaff, la carga eléctrica se mueve mediante un sistema de transporte mecánico. La carga se transporta en una cadena de "pellets" (tubos conductores conectados por enlaces hechos de material aislante), que se utiliza para generar altos voltajes en el terminal Pelletron. Los pellets en movimiento forman capacitancias variables en las que queda atrapada la carga, de modo que a medida que el pellet se mueve desde el electrodo de carga hacia el acumulador y la capacitancia a tierra se reduce, el voltaje aumenta, ya que la carga no puede entrar ni salir del pellet excepto en los electrodos.
Mientras los pellets están en contacto con la polea motriz o el rodillo superior para fomentar la transferencia de carga, los electrodos cargados se acercan mucho a los pellets a medida que se acercan y abandonan la polea/rodillo para maximizar la transferencia de carga al pellet. En un Pelletron de terminal positivo, los pellets pasan por debajo de un electrodo inductor cargado negativamente justo antes de que abandonen la polea motriz para maximizar la carga positiva efectiva en los pellets cuando rompen el contacto con la polea motriz conectada a tierra. La disposición más eficiente, llamada carga ascendente y descendente, tiene dos electrodos sin contacto en cada extremo (un 'supresor' positivo en la parte inferior cerca de los pellets descendentes para limitar la corriente de descarga pico cuando entran en contacto con la polea seguido de un electrodo 'inductor' negativo en el lado ascendente para maximizar la carga positiva en el pellet saliente. En la parte superior, la situación se invierte, por lo que en el rodillo superior, los pellets que llegan experimentan el campo de una placa cargada negativamente, y los que se van uno cargado positivamente, nuevamente para maximizar la transferencia de carga al rodillo y al electrodo superior.
El sistema está encerrado en un recipiente a presión lleno de gas aislante , como SF6 ( hexafluoruro de azufre ), y una línea de luz evacuada . La diferencia de potencial entre el terminal y la tierra se utiliza para acelerar varios tipos de partículas, como positrones , electrones e iones negativos y positivos .
En comparación con la correa del generador Van de Graaff, la cadena de pellets puede funcionar a una velocidad mayor que una correa de goma , sin desgaste que genere polvo y paradas, al tiempo que produce voltajes y corrientes más altos. La cadena se puede cargar de manera más uniforme que la correa de un generador Van de Graaff, por lo que el voltaje terminal y, por lo tanto, la energía del acelerador de partículas es más constante. Los diseños de pelletrones grandes generalmente pueden producir un voltaje de CC de varias decenas de MV.
Los aceleradores de partículas Pelletron se utilizan en muchos campos, incluidos el análisis de materiales, la física nuclear , el desarrollo y la producción de semiconductores , la investigación farmacéutica y en espectrómetros de masas ultrasensibles para la datación por carbono y la medición de otros isótopos raros . Un sistema eléctricamente idéntico pero mecánicamente diferente es el Laddertron, llamado así por su parecido físico con una escalera articulada.
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