Elektronenkühlung - Electron cooling

Elektronenkühler (links) am LEIR / CERN . Die Elektronenquelle und der Dump sind in den oberen Metallzylindern installiert.

Die Elektronenkühlung ist eine Methode, um die Emission (Größe, Divergenz und Energieverteilung) eines geladenen Teilchenstrahls zu verringern, ohne Teilchen aus dem Strahl zu entfernen. Da die Anzahl der Partikel unverändert bleibt und die Raumkoordinaten und ihre Ableitungen (Winkel) reduziert werden, bedeutet dies, dass der von den gespeicherten Partikeln eingenommene Phasenraum komprimiert wird. Dies entspricht einer Reduzierung der Strahlentemperatur. Siehe auch stochastische Kühlung .

Die Methode wurde von erfundenen Gersh Budker bei INP , Novosibirsk, 1966 für den Zweck der Erhöhung der Leuchtstärke Hadronen Beschleuniger . Es wurde erstmals 1974 mit 68 MeV- Protonen am NAP-M-Speicherring bei INP getestet .

Es wird bei beiden betriebenen Ionencollidern verwendet: dem Relativistic Heavy Ion Collider und im Low Energy Ion Ring am CERN.

Grundsätzlich funktioniert die Elektronenkühlung wie folgt:

  • Ein Strahl dichter quasi-monoenergetischer Elektronen wird erzeugt und mit dem zu kühlenden Ionenstrahl verschmolzen.
  • Die Geschwindigkeit der Elektronen wird gleich der Durchschnittsgeschwindigkeit der Ionen gemacht.
  • Die Ionen werden im Elektronengas Coulomb-gestreut und tauschen den Impuls mit den Elektronen aus. Das thermodynamische Gleichgewicht ist erreicht, wenn die Teilchen den gleichen Impuls haben, was erfordert, dass die viel leichteren Elektronen viel höhere Geschwindigkeiten haben. Somit wird Wärmeenergie von den Ionen auf die Elektronen übertragen.
  • Der Elektronenstrahl wird schließlich vom Ionenstrahl weggebogen.

Siehe auch

Verweise