Quelltext der Seite Cockcroft-Walton-Beschleuniger

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Der '''Cockcroft-Walton-Beschleuniger''' (manchmal auch [[Hochspannungskaskade|''Cockcroft-Walton-Generator'']] genannt, obwohl damit eigentlich nur der Hochspannung erzeugende Teil der Anlage beschrieben wird) ist ein mit Gleichspannung arbeitender Typ von [[Teilchenbeschleuniger]]n.
[[Datei:Cockcroft–Walton generator.jpg|mini|Cockcroft-Walton-Beschleuniger für 1 Megavolt Maximalspannung]]

== Geschichte ==
Seinen Entwicklern [[John Cockcroft]] und [[Ernest Walton]] gelang damit 1930 der erste Nachweis einer durch künstlich beschleunigte Teilchen ausgelösten [[Kernreaktion]] – damals stolz als Kern''zertrümmerung'' bezeichnet. [[Lithium]] wurde mit [[Proton]]en der kinetischen Energie 300 [[keV]] bestrahlt. Als Reaktionsprodukte wurden [[Helium]]-4-Atomkerne (Alphateilchen) beobachtet.<ref>Eric B. Paul, Nuclear and Particle Physics, North-Holland Publ. Comp., 1969</ref> Es handelte sich also um die Reaktion

:<math>  ^7\mathrm{Li} + \mathrm{p} \ \rightarrow \ ^4\mathrm{He} +  {}^4\mathrm{He}  + 17{,}35 \; \mathrm{MeV}  </math>  .

== Aufbau ==
Der eigentliche Beschleunigungsteil ist dem eines [[Van-de-Graaff-Beschleuniger]]s sehr ähnlich: ein gerades Rohr, in dem [[Hochvakuum]] und ein in Längsrichtung orientiertes, zeitlich konstantes [[elektrisches Feld]] aufrechterhalten werden. Der Unterschied liegt darin, dass die Beschleunigungsspannung von einer [[Hochspannungskaskade]] erzeugt wird. Die Potentialringe des Beschleunigungsrohrs benötigen nicht wie beim Van-de-Graaff-Beschleuniger eine Widerstandskette als [[Spannungsteiler]], sondern können einfach mit den einzelnen Spannungsstufen der Kaskade verbunden werden.

Durch Schwierigkeiten der Isolierung sehr hoher Spannungen ([[Kriechstrom]], [[Koronaentladung]]) ist die erreichbare Spannung wie bei Van-de-Graaff-Anlagen auf einige [[Volt|Megavolt]] begrenzt.

Zum Betrieb der [[Ionenquelle]] ist eine Stromversorgung innerhalb der Hochspannungselektrode (''Terminal'') nötig. Sie kann in einem Generator bestehen, der durch eine isolierende Welle von einem auf Erdpotential befindlichen Motor angetrieben wird. Bei kleinen Anlagen für z.&nbsp;B. 200 Kilovolt ist auch die Versorgung durch einen hochisolierenden [[Transformator]] möglich.

== Verwendung ==
Die Hochspannung muss nicht wie bei Van-de-Graaff-Anlagen durch elektrostatische Technik (mechanischer Transport von Ladung auf einem bewegten Isolator) aufgebaut werden, sondern wird über Transformator und Spannungsvervielfacher aus dem Stromnetz gewonnen. Deshalb eignen Cockcroft-Walton-Anlagen sich auch für Anwendungen mit relativ hoher Stromstärke des Teilchenstrahls (bis zu vielen Milliampere). Andererseits ist ihre Hochspannung und damit die Teilchenenergie weniger genau konstant, sondern weist durch Welligkeit immer eine gewisse Unschärfe auf.

Cockroft-Walton-Beschleuniger spielen als selbständige Beschleunigungsanlagen für die physikalische Grundlagenforschung kaum noch eine Rolle. Sie dienen jedoch in vielen Großbeschleunigern wie [[Synchrotron]]s als erste Beschleunigungsstufe direkt am Ausgang der Ionenquelle.

== Literatur ==
* Frank Hinterberger: ''Physik der Teilchenbeschleuniger und Ionenoptik''. 2. Auflage, Springer 2008, ISBN 978-3-540-75281-3
* Ragnar Hellborg (Ed.): ''Electrostatic Accelerators''. Springer Verlag, Berlin 2005, ISBN 3-540-23983-9

== Einzelnachweise ==
<references />

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