Haz de partículas cargadas

Grupo espacialmente localizado de partículas cargadas eléctricamente que viajan en la misma dirección.

Un haz de partículas cargadas es un grupo espacialmente localizado de partículas cargadas eléctricamente que tienen aproximadamente la misma posición , energía cinética (lo que resulta en la misma velocidad ) y dirección. Las energías cinéticas de las partículas son mucho mayores que las energías de las partículas a temperatura ambiente . La alta energía y direccionalidad de los haces de partículas cargadas los hacen útiles para muchas aplicaciones en física de partículas (consulte Haz de partículas#Aplicaciones y tecnología de haz de electrones ).

Estas vigas se pueden dividir en dos clases principales:

1. vigas no agrupadas ( vigas de deslizamiento ^[1] o vigas DC ), que no tienen ninguna subestructura longitudinal en la dirección del movimiento del haz.
2. haces agrupados , en los que las partículas se distribuyen en pulsos (racimos) de partículas. Los haces agrupados son más comunes en las instalaciones modernas, ya que los aceleradores de partículas más modernos requieren haces agrupados para acelerar. ^[2]

Suponiendo una distribución normal de las posiciones y los impulsos de las partículas, un haz de partículas cargadas (o un grupo de haces) se caracteriza por ^[3]

• las especies de partículas, por ejemplo, electrones , protones o núcleos atómicos.
• la energía media de las partículas, a menudo expresada en electronvoltios (normalmente de keV a GeV)
• la corriente (promedio) de partículas, a menudo expresada en amperios
• el tamaño del haz de partículas, a menudo utilizando la llamada función β
• la emitancia del haz , una medida del área ocupada por el haz en uno de varios espacios de fase .

Estos parámetros se pueden expresar de varias maneras. Por ejemplo, la corriente y el tamaño del haz se pueden combinar en la densidad de corriente , y la corriente y la energía (o voltaje del haz V) se pueden combinar en la perveancia K = I V ^−3/2 .

Los haces de partículas cargadas que pueden manipularse en los aceleradores de partículas se pueden subdividir en haces de electrones , haces de iones y haces de protones .

Tipos comunes

• Haz de electrones o rayo catódico , como en un microscopio electrónico de barrido o en aceleradores como el Gran Colisionador de Electrones y Positrones o fuentes de luz de sincrotrón .
• Haz de protones, como los haces utilizados en la terapia de protones , en colisionadores como el Tevatron y el Gran Colisionador de Hadrones , o para la escritura de haces de protones en litografía.
• Haces de iones , como los del Colisionador Relativista de Iones Pesados ​​o la Instalación para Haces de Isótopos Raros .

Referencias

1. Ruggiero, F; Thomashausen, J (junio de 2005), Escuela de aceleradores del CERN: curso básico sobre física general de aceleradores, p. 296, doi :10.5170/CERN-2005-004, CERN-2005-004 , consultado el 14 de noviembre de 2017
2. Edwards, fiscal del distrito; Syphers, MJ (1993). Introducción a la física de los aceleradores de alta energía . Weinheim, Alemania: Wiley-VCH. ISBN 9780471551638.
3. Humphries, Stanley (1990). Haces de partículas cargadas (PDF) . Nueva York: Wiley-Interscience . ISBN 9780471600145.