In fisica delle particelle, una linea di fascio è il percorso in un acceleratore di particelle delle particelle.
Nella scienza dei materiali, nella fisica, nella chimica e nella biologia molecolare, una linea di fascio porta alla stazione finale sperimentale che utilizza fasci di particelle da un acceleratore di particelle, luce di sincrotrone ottenuta da un sincrotrone, o neutroni da una sorgente di spallazione o da un reattore di ricerca.
Negli acceleratori di particelle la linea di luce è di solito alloggiata in un tunnel e/o sottoterra, all'interno di un alloggiamento di cemento. La linea di fascio è solitamente cilindrica in metallo. I nomi tipici includono, beam pipe, e/o una sezione vuota chiamata drift tube. Questa intera sezione deve essere sotto un buon vuoto per far viaggiare il fascio per una lunga distanza.
Una squadra di rilevamento e allineamento allinea accuratamente i segmenti delle linee di luce utilizzando un laser tracker. Tutte le linee di fascio devono essere entro una tolleranza micrometrica. Un buon allineamento aiuta a prevenire la perdita del fascio e la collisione del fascio con le pareti del tubo, che crea emissioni e/o radiazioni secondarie.
Per quanto riguarda i sincrotroni, una linea di fascio è la strumentazione che porta fasci di radiazione di sincrotrone a una stazione finale sperimentale, che utilizza la radiazione prodotta dai magneti di flessione e dai dispositivi di inserimento nell'anello di accumulazione di una sorgente di luce di sincrotrone. Un'applicazione tipica per questo tipo di linea di luce è la cristallografia. Gli scienziati usano la luce di sincrotrone anche in molti altri modi.
Un grande laboratorio di sincrotrone avrà molte linee di fascio, ciascuna ottimizzata per un particolare campo di ricerca. Le differenze dipenderanno dal tipo di dispositivo di inserimento (che, a sua volta, determina l'intensità e la distribuzione spettrale della radiazione); l'attrezzatura di condizionamento del fascio; e la stazione finale sperimentale. Una tipica linea di fascio in un moderno sincrotrone sarà lunga da 25 a 100 m (da 82 a 328 piedi) dall'anello di stoccaggio alla stazione finale, e può costare fino a milioni di dollari. Per questo motivo, un impianto di sincrotrone è spesso costruito in fasi, con le prime linee di luce all'inizio del funzionamento, e altre linee di luce aggiunte in seguito, quando i finanziamenti lo permettono.
Gli elementi della linea di fascio sono in recinti di schermatura delle radiazioni, chiamati hutch, che hanno le dimensioni di una piccola stanza (cabina). Una tipica linea di luce consiste di due hutch, una hutch ottica per gli elementi di condizionamento del fascio e una hutch sperimentale, che ospita l'esperimento. Tra una hutch e l'altra, il fascio viaggia in un tubo di trasporto. Le persone non possono entrare nelle hutch quando l'otturatore del fascio è aperto e la radiazione può entrare nella hutch. Le hutch hanno complessi sistemi di sicurezza con funzioni di interblocco ridondanti per assicurarsi che nessuno sia all'interno della hutch quando la radiazione è accesa. Il sistema di sicurezza spegne anche il fascio di radiazioni se la porta della hutch viene accidentalmente aperta quando il fascio è acceso. In questo caso, il fascio viene spento scaricando il fascio di elettroni che circola nel sincrotrone. Quindi, l'apertura di una porta spegnerà tutte le linee di fascio nella struttura.
Gli sperimentatori utilizzano i seguenti elementi che sono usati nelle linee di luce per condizionare il fascio di radiazioni tra l'anello di accumulazione e la stazione finale:
La combinazione di dispositivi di condizionamento del fascio controlla il carico termico (riscaldamento causato dal fascio) alla stazione finale; lo spettro della radiazione incidente alla stazione finale; e la messa a fuoco o la collimazione del fascio. I dispositivi lungo la linea di luce che assorbono una potenza significativa dal fascio possono aver bisogno di essere raffreddati attivamente con acqua o azoto liquido. L'intera lunghezza di una linea di fascio è normalmente tenuta in condizioni di ultra alto vuoto.
Una stazione finale sperimentale in un impianto di neutroni è chiamata beamline di neutroni. Superficialmente, le linee di luce di neutroni differiscono dalle linee di luce di sincrotrone soprattutto per il fatto che usano neutroni da un reattore di ricerca o da una sorgente di spallazione invece di fotoni. Gli esperimenti di solito misurano lo scattering di neutroni dal campione in studio.
R: Una linea di fascio è il percorso delle particelle in un acceleratore di particelle. Nella scienza dei materiali, nella fisica, nella chimica e nella biologia molecolare, conduce ad una stazione finale sperimentale che utilizza i fasci di particelle di un acceleratore di particelle, la luce di sincrotrone ottenuta da un sincrotrone o i neutroni di una sorgente di spallazione o di un reattore di ricerca.
R: Le particelle utilizzate nelle linee di fascio includono quelle provenienti da acceleratori di particelle, sincrotroni e sorgenti di spallazione o reattori di ricerca.
R: Le linee di fascio portano a una stazione finale sperimentale fornendo particelle come quelle provenienti da acceleratori di particelle, sincrotroni e sorgenti di spallazione o reattori di ricerca a scopo di sperimentazione.
R: Gli esperimenti condotti con le linee di luce includono quelli relativi alla scienza dei materiali, alla fisica, alla chimica e alla biologia molecolare.
R: L'energia per questi esperimenti proviene principalmente dalle particelle stesse, che possono provenire da acceleratori di particelle, sincrotroni e sorgenti di spallazione o reattori di ricerca.
R: Sì; a causa della natura ad alta energia di alcune delle particelle utilizzate in questi esperimenti, ci possono essere problemi di sicurezza che devono essere presi in considerazione al momento di condurli.
