بتاترون
بِتاترون (betatron)
اسبابِ شتاب‌‌دهی به الکترون‌ها (ذرّات بتا) با سرعتِ زیاد و در مداری دایره‌ای‌شکل. نخستین بتاترونِ کارآمد در ۱۹۴۰ در دانشگاه شَمپِین ـ اُربانا[۱] در ایلینوی و به سرپرستی دونالد کِرست[۲]، فیزیک‌دان امریکایی، ساخته شد. کِرست اصولِ تفصیلی حاکم بر طرز کارِ چنین دستگاهی را از پیش بیان کرده بود. بتاترون از لوله‌ای توخالی تشکیل شده است که آن را به‌صورت حلقۀ دایره‌ای در آهن‌ربای الکتریکی کار می‌گذارند که سیم‌پیچ‌های آن با حلقه موازی است. جریان الکتریکیِ متناوب در این سیم‌پیچ‌ها میدان مغناطیسی متغیّری ایجاد می‌کند که جهتِ آن به‌صورت تناوبی معکوس می‌شود. در یک چهارمِ چرخۀ جریان، راستا و شدّتِ میدان مغناطیسی در مدار و همچنین آهنگِ تغییرِ میدان در مدار به مقداری می‌رسد که برای شتاب دادن به الکترون‌ها در یک جهت مناسب است. شتاب دو نیرو ایجاد می‌کند: یکی در جهت حرکت الکترون‌ها و دیگری قائم بر جهت حرکت آن‌ها. نیرویی که در جهتِ حرکت است، از میدان الکتریکی القاشده در امتدادِ دایره اعمال می‌شود که ناشی از تقویتِ میدان مغناطیسی در دایره است. نیروی عمودی از حرکت الکترون‌ها در میدان مغناطیسیِ مدار ناشی می‌شود. در آغازِ چرخۀ یک‌چهارمی اصلی، الکترون‌ها واردِ بتاترون می‌شوند و صدها هزار بار مدارها را طی می‌کنند و در همۀ مدت انرژی کسب می‌کنند. در پایان چرخۀ یک‌چهارمی، الکترون‌ها را به‌سوی هدفی برای تولید پرتو ایکس یا سایر پدیده‌ها منحرف می‌سازند. بتاترون‌های بزرگ باریکه‌های الکترونی با انرژی بیشتر از ۳۴۰میلیون الکترون ولت برای مصارف پژوهشی تولید می‌کنند. مشکلات وزن در بتاترون‌های پُرانرژی بیشتر است. مثلاً، آهن‌ربای واحدِ ۳۴۰میلیون الکترون ولتی حدود ۳۳۰ تُن وزن دارد. پرتوهای ایکسی که با باریکه‌های حدود ۲۰میلیون الکترون ولتیِ بتاترون تولید می‌شوند، در پرتونگاری صنعتی کاربرد فراوان دارند.