Doğrusal hızlandırıcılar, siklotronlar ve sinkrotronlar
şimdiye kadar yapılmış en karmaşık ve pahalı araçlardan bazılarıdır. Genel
olarak amaçları yüklü parçacıkları hızlandırmaktır; genellikle elektronlar,
protonlar, izotoplar ve atom altı parçacıkları inanılmaz yüksek seviyelere
kadar hızlandırmaktır.
Partiküller, tümörler veya kanserleri tedavi etmek, malzeme
örneklerine çarparak (veya daha yüksek enerjili tepkiler için benzer hızlarda
ters yönde ilerleyen demetlere) partiküllerin saçılması ve reaksiyonlarına
dayanılarak malzemenin yapısını belirlemek, tıbbi veya endüstriyel amaçlar için
kullanılacak izotoplar oluşturmak ve güçlü X-ışınları ve diğer malzeme bilimi
ve biyolojisi için kullanılan diğer ışık formlarını oluşturmak için kullanılır.
Hızlandırıcılar ayrıca partikül hızını artırmak için de kullanılır, böylece diğer
hızlandırıcılara enjekte edilebilir ve daha yüksek hızlara ve kinetik
enerjilere yönlendirilebilirler.
Lineer Hızlandırıcılar (Linaklar), Linaklar, partikülleri doğru bir çizgide
hızlandırır; genellikle elektron, proton ve iyon olan partiküller, boru-şeklindeki
bir vakum odasında dolaşırlar. Boru içinde aralıklı olarak konumlandırılmış
elektrotlar vardır; partiküller elektrotlar arasındaki boşluktayken, elektrodlara
radyo frekansıyla (RF) enerji verilir ve elektronlar bir boşluktan diğerine
geçerken hızlanır. Yüksek-güçlü inaklarda her elektrodun kendine ait RF kaynağı
bulunur.
Siklotronlar:
Siklotronlar linaklara benzemez, siklotronlar parçacıkları dışarıya doğru bir
spiral yol boyunca hızlandırır ve burada, spiral yola dik statik bir elektromagnetik
alanla tutulur. Bir siklotronun temel parçaları ‘Dees’ denilen iki boşluklu
D-şekilli (two hollow D-shaped) levha metal elektrotlardır. Deeslere yüksek
frekenslı alternetif akım uygulanır ve bu voltaj Deesleri alternetif olarak
pozitif ve negatif yükler; Deesler arasındaki dar boşlukta bir elektrik alanı
doğar. Deeslerin üsetüne ve altına yerleştirilmiş olaniki kuvvetli
elektromagnet, elektrod düzlemine dik statik bir magnetik alan üretir. Deelerin
birine, boşluktaki yüklü partikülleri emitleyen partikül kaynağı
yerleştirilmiştir.
Sinkrotronlar: Sinkrotronlar
siklotronlar gibi döngüsel (cyclic) hızlandırıcılardır ve partikülleri kapalı
çevrimli bir yola göndererek her devirde hızlarını arttırırlar. Fakat
siklotronlarda farklı olarak sinkrotron döngüsü spiral değildir. Bir sinkrotron,
partikülleri bir vakum borusunun içindeki bir demete odaklamak, bükmek ve hızlandırmak
gibi gerçekleştirmesi gereken çeşitli işlemleri, farklı montajlarla gerçekleştirilebilir
ve bu nedenle farklı zamanlarda yol bir daire, oval veya köşeleri yuvarlatılmış
bir poligon olabilir.
Üç tip partikül hızlandırıcının
(akselatör) şematik diyagramları; (a) lineer
hızlandırıcı, (b) siklotron, (c)
sinkrotron
