Beamline

Paprsková linka v urychlovači částic

V urychlovačích částic je svazková linka obvykle umístěna v tunelu a/nebo v podzemí, v cementovém krytu. Paprsková linka má obvykle tvar kovového válce. Typické názvy jsou beam pipe (svazková trubka) a/nebo prázdná část nazývaná drift tube (unášecí trubice). Celý tento úsek musí být v dobrém vakuu, aby se paprsek mohl pohybovat na dlouhou vzdálenost.

Průzkumná a seřizovací skupina pečlivě seřídí segmenty paprskové linie pomocí laserového sledovače. Všechny linie paprsků musí být v mikrometrové toleranci. Dobré vyrovnání pomáhá zabránit ztrátám paprsku a kolizi paprsku se stěnami potrubí, což vede ke vzniku sekundárních emisí a/nebo záření.

 
Na této svazkové lince není možné vidět svazkovou trubici. Nicméně část velké paprskové trubice se používá se systémem mřížek pro vyrovnání s laserem, známým jako laserová trubka. Tato konkrétní beamline je dlouhá přibližně 3 kilometry.  

Svazek synchrotronového záření

Pokud jde o synchrotrony, svazková linka je přístrojové vybavení, které přenáší svazky synchrotronového záření do experimentální koncové stanice, která využívá záření produkované ohýbacími magnety a vkládacími zařízeními v zásobníkovém prstenci synchrotronového zdroje světla. Typickou aplikací pro tento druh svazkové linky je krystalografie. Vědci využívají synchrotronové světlo také mnoha dalšími způsoby.

Velká synchrotronová laboratoř má mnoho svazkových linek, z nichž každá je optimalizována pro určitou oblast výzkumu. Rozdíly budou záviset na typu vkládacího zařízení (které zase určuje intenzitu a spektrální rozložení záření), na zařízení pro úpravu svazku a na experimentální koncové stanici. Typická svazková linka na moderním synchrotronu bude dlouhá 25 až 100 m (82 až 328 stop) od ukládacího prstence ke koncové stanici a může stát až miliony amerických dolarů. Z tohoto důvodu se synchrotronové zařízení často buduje po etapách, kdy se na začátku provozu vybuduje několik prvních svazkových linek a další se přidávají později, jak to dovolí finanční prostředky.

Prvky svazkové linky jsou umístěny v krytech stínících záření, tzv. hutích, které mají velikost malé místnosti (kabiny). Typická svazková linka se skládá ze dvou skříní, optické skříně pro prvky pro úpravu svazku a experimentální skříně, ve které je umístěn experiment. Paprsek se mezi jednotlivými komorami pohybuje v transportní trubici. Když je otevřená uzávěra svazku, lidé do hutche nesmějí vstupovat a záření může pronikat do hutche. Hutche mají komplexní bezpečnostní systémy s redundantními blokovacími funkcemi, které zajišťují, že se v době zapnutí záření nikdo nenachází uvnitř hutche. Bezpečnostní systém rovněž vypne paprsek záření, pokud se dveře do haly náhodně otevřou, když je paprsek zapnutý. V takovém případě se paprsek vypne vypuštěním elektronového svazku, který cirkuluje v synchrotronu. Otevření jedněch dveří tedy vypne všechny svazkové linky v zařízení.

Experimentátoři používají následující prvky, které se používají ve svazkových linkách pro úpravu svazku záření mezi úložným prstencem a koncovou stanicí:

• Okna - tenké kovové pláty, často beryliové, které propouštějí téměř veškerý paprsek, ale chrání vakuum uvnitř úložného prstence před kontaminací.
• štěrbiny - které řídí fyzickou šířku paprsku a jeho úhlové rozpětí.
• Fokusační zrcadla - jedno nebo více zrcadel, která mohou být plochá, ohnutá nebo toroidní, která pomáhají kolimovat (zaostřit) paprsek.
• Monochromátory - zařízení založená na difrakci pomocí krystalů, které vybírají určitá pásma vlnových délek a pohlcují jiné vlnové délky a které jsou někdy laditelné na různé vlnové délky a někdy fixované na určitou vlnovou délku.
• Distanční trubice - vakuové udržovací trubice, které zajišťují správný prostor mezi optickými prvky a stíní rozptýlené záření.
• Vzorkovací stupně - pro upevnění a manipulaci se zkoumaným vzorkem a jeho vystavení různým vnějším podmínkám, jako je měnící se teplota, tlak atd.
• Detektory záření - pro měření záření, které interagovalo se vzorkem.

Kombinace zařízení pro úpravu paprsku řídí tepelnou zátěž (ohřev způsobený paprskem) na koncové stanici, spektrum záření dopadajícího na koncovou stanici a zaostření nebo kolimaci paprsku. Zařízení podél svazkové linky, která absorbují značný výkon svazku, může být nutné aktivně chladit vodou nebo kapalným dusíkem. Celá délka svazkové linky je obvykle udržována v podmínkách ultravysokého vakua.

 
Odhalené fungování měkké rentgenové svazkové linky a koncové stanice na australském synchrotronu  


Uvnitř optické diagnostické svazkové linky (ODB) na australském synchrotronu; svazková linka končí malým otvorem v zadní stěně.  

Neutronová svazková linka

Experimentální koncová stanice v neutronovém zařízení se nazývá neutronová svazková linka. Na první pohled se neutronové svazkové linky liší od svazkových linek synchrotronového záření především tím, že místo fotonů využívají neutrony z výzkumného reaktoru nebo spalačního zdroje. Při experimentech se obvykle měří rozptyl neutronů ze zkoumaného vzorku.

 

Související stránky

• Fyzika urychlovačů
• Cyklotron
• Iontový paprsek
• Kategorie:Neutronová zařízení
• Klystron
• Urychlovač částic
• Paprsek částic
• Fyzika částic
• Kvadrupólový magnet
• Vlnovod