Wussten Sie, dass Teilchenbeschleuniger in vielen Bereichen der heutigen Gesellschaft eine wichtige Rolle spielen und dass weltweit über 30 000 Beschleuniger in Betrieb sind? Ein paar Beispiele sind Beschleuniger für die Strahlentherapie, die mit insgesamt mehr als 11000 Beschleunigern weltweit die größte Anwendung von Beschleunigern darstellt. Diese Beschleuniger reichen von sehr kompakten Elektronen-Linearbeschleunigern mit einer Länge von nur etwa 1 m bis zu großen Kohlenstoff-Ionen-Synchrotrons mit einem Umfang von mehr als 50 m und einer riesigen rotierenden Kohlenstoff-Ionen-Gantry mit einem Gewicht von 600 Tonnen!
Grundlagen der Teilchenbeschleunigertechnologie (NPAP MOOC)
Dozenten: Anders Karlsson
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Empfohlene Erfahrung
Was Sie lernen werden
Sie lernen die grundlegende Technologie von Teilchenbeschleunigern kennen.
Sie werden die grundlegenden Prinzipien verstehen, wie Teilchen beschleunigt werden und wie sie gelenkt werden können.
Sie lernen verschiedene Möglichkeiten kennen, den Strahl zu überwachen.
Sie werden etwas über Vakuum lernen: Warum wir Vakuum in Beschleunigern brauchen; Woher die Teilchen kommen, die Druck erzeugen; Wie man Vakuum erzeugt
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In diesem Kurs gibt es 5 Module
Dieses Modul ist eine Einführung in die RF-Systeme von Teilchenbeschleunigern. RF steht für Radiofrequenz und bedeutet, dass die Systeme mit elektromagnetischen Wellen mit Frequenzen arbeiten, die für Radiosysteme üblich sind. Das RF-System erzeugt elektromagnetische Wellen und leitet sie zu Hohlräumen. Die Hohlräume befinden sich entlang des Strahlrohrs, so dass die Teilchen auf ihrem Weg durch den Beschleuniger die Hohlräume passieren. Wenn die Wellen in den Hohlraum eintreten, erzeugen sie eine stehende Welle im Hohlraum. Das elektrische Feld dieser stehenden Welle beschleunigt die Teilchen. In diesem Modul beschreiben wir den Verstärker, der die elektromagnetischen Wellen erzeugt und verstärkt. Wir beschreiben verschiedene Arten von Wellenleitern, die die Wellen vom Verstärker zum Hohlraum transportieren. Wir beschreiben auch die gängigsten Arten von Hohlräumen. Der größte Teil des Systems wird ohne Gleichungen beschrieben, aber in den Texten, die auf die Vorlesungen folgen, finden Sie einen Teil der Theorie für das HF-System.
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14 Videos10 Lektüren15 Aufgaben
In diesem Modul geht es um die Arten von Magneten, die in Teilchenbeschleunigern verwendet werden. Es stellt Dipolmagnete, Quadrupolmagnete, Sextupolmagnete und Oktupolmagnete vor und beschreibt, wo diese benötigt werden und wie sie konstruiert sind. Bei den gebräuchlichsten Arten von Magneten wird das Magnetfeld durch Ströme erzeugt, die in normal leitenden Drähten fließen. Wenn große Magnetfelder benötigt werden, verwendet man supraleitende Magnete und das Modul beschreibt, wie diese konstruiert sind. Es gibt auch Fälle, in denen ganz schwache Magnetfelder erforderlich sind, und dann kann man Permanentmagnete verwenden. Dies ist eine umweltfreundliche Alternative, da sie keinen Strom verbrauchen. Auch die Dauermagnete werden in diesem Modul behandelt.
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4 Videos1 Lektüre5 Aufgaben
In diesem Modul beschreiben wir, wie wir verschiedene Strahlparameter in einem Teilchenbeschleuniger messen und überwachen können. Wir stellen einige Beispiele für gängige Instrumente für jeden spezifischen Parameter vor, beginnend mit der Strahlintensität und der Strahlposition, gefolgt von der transversalen Verteilung und der Strahlemittanz. Wir stellen auch Möglichkeiten zur Überwachung der longitudinalen und der Energieverteilung vor. Der letzte Abschnitt beschreibt, wie wir die Menge der Teilchen bestimmen können, die der Strahl auf seinem Weg durch den Beschleuniger verliert.
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19 Videos3 Lektüren20 Aufgaben
Dieses Modul gibt eine Einführung in die grundlegenden Konzepte der Vakuumphysik und Techniken in Beschleunigern. Es werden Vakuumbereiche und das Verhalten von Restgas in diesen Bereichen beschrieben. Wichtige Phänomene wie die Geschwindigkeitsverteilung, der durchschnittliche Kollisionsabstand und die Molekülbildung werden mit der Maxwell-Boltzmann-Theorie erklärt. Diese Phänomene werden verwendet, um Vakuumkriterien für Beschleunigersysteme zu bestimmen. Grundlegende Konzepte von Vakuumpumpen werden beschrieben und verschiedene Arten von Vakuumgeräten werden vorgestellt. Das Ziel ist, dass die Studenten das Verhalten von Restgas in Vakuumsystemen verstehen. Sie sollen in der Lage sein, die Vakuumkriterien für ein bestimmtes System zu bestimmen. Sie sollten auch in der Lage sein, die richtige Ausrüstung für die Vakuumerzeugung und -messung auszuwählen
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Geprüft am 10. Mai 2020
Geprüft am 26. Mai 2020
Geprüft am 10. Feb. 2020
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Häufig gestellte Fragen
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