الحفاظ على انضغاط الحزم

يجب الحفاظ على انضغاط الحزم أثناء طيرانها نحو نهاية المسرع وانحرافها ضمن القوسين الكبيرين. فمن المعروف أن الوسط المحيط بالمسرع يعما على تمزيق دفعات الجسيمات وذلك لأن جسيمات مقدمة الدفعة تعمل على تحريض حقول كهرومغناطيسية في أنبوبة التسارع تعرف بالحقول المتخلفة (Wake - fields) وتضرب هذه الحقول بدورها مؤخرة الدفعة فتجعلها تنتشر جانبياً، ومن ثم يبدو الأمر وكان الدفعة تنتزع من نفسها ذيلاً وتصبح الحقول المتخلفة مشتتة على نحو خطير إذا لم تتحرك الدفعات على محور الأنبوب بالضبط. وذلك كما في الشكل (1) الذي يبين قطاعاً مستعرضاً في مسرع

الشكل (1)

ستانغورد الخطي. يبين هذا الشكل أيضاً عملية إمتطاء الإلكترونات لموجة كهرومغناطيسية. لاحظ هنا وجود ذيل لحزمة (نبضة) الإلكترونات المسرعة وذلك بفعل الحقل المتخلف وينتج ذلك عن الإلكترونات نفسها التي تحرض حقولاً الكتروستاتيكية في جدران أنبوب المرع فتعمل هذه الحقول بدورها على التشويش على الكترونات ذيل الحزمة أما إذا تحركت الحزمة على محور الأنبوب بالضبط فإن مفعول الحقل المتخلف يبطل نفسه وذلك بسبب التناظر أما إذا لم تكن الحزمة على المحور فإن المفعول يبعد الذيل عن بقية الحزمة.

الشكل (2)

نبين في الشكل (2) صورتين تلفازيتين لمقطعين عرضيين لحزمتين إحداهما جيدة التبئير (إلى اليسار) والأخرى رديئة التبئير (إلى اليمين) وذلك بسبب مفعول التخلف. ويبلغ قطر الحزمة 250 ميكرون. ويمكن التحكم في تأثير الحقل المتخلف عن طريق محاولات التجربة والخطأ بحيث نستطيع في النهاية أن نوجه حزمة الشعاع بحيث يصبح هذا التأثير أقل ما يمكن.

من الجدير بالذكر هنا أن فكرة التصادم بين الإلكترونات والبوزيترونات تحتاج إلى تقنية عالية. إذ أننا نوجه الإلكترون المندفع بطاقة هائلة (50 ج . أ. ف. ) نحو البوزيترون المندفع هو الآخر بنفس الطاقة وبنفس السرعة فكيف سيتم التفاعل. وكأن هناك رصاصتان تنطلقان في اتجاهين متضادين بحيث تتصادمان رأساً لرأس أو كان هناك إبرتان تنطلقان في اتجاهين متضادين وي اد لهما أن يلتقي رأساهما عند ثقب إبرة ثالثة ولهذا يتم ضبط هذه الامور باستخدام مغانط دقيقة ويبين الشكل (3) تقنية التحكم الدقيق

الشكل (3)

هناك مزايا وعيوب للمعجلات الخطية وذلك عند مقارنتها بالسيكلوترون. تتخلص المزايا فيما يلي :

1- وجود مصدر الإيونات خارج الجهاز وهذا مما يساعد على سهولة تصميم وتشغيل المصدر بخلاف السيكلوترون الذي يوجد مصدر الإيونات غالباً بين(D'. D).

ففي حالة تسريع الإيونات الثقيلة في المسرعات الخطية (بيركلي وييل Yale) نجد أن مصدر الإيونات ينتج جسيمات مؤينة جزئياً (مثل ⁺⁺2C) حيث يتم تعجيل هذه الإيونات مبدئياً باستخدام معجل الجهد المستمر. ثم تسرع في معجل خطي قصير إلى طاقة تبلغ 1A م.ا.ف. (A رقم الكتلة للإيون). ثم تمر الإيونات بعد ذلك خلال شريحة رقيقة من أكسيد البيريليوم حيث يتم التصادم مع الأكسجين والبيريليوم مما ينتج عنه انتزاع المزيد من الإلكترونات من الإيون. ثم يستمر التسارع بعد ذلك في الجزء الثاني من المسرع الخطي إلى الطاقة النهائية. (A10 م.ا.ف.) لقد تم الحصول على أشعة من إيونات He³ 30) م.ا.ف.) و⁴⁰A (400 م.ا.ف.).

2- تستخدم المعجلات الخطية بصورة خاصة لتعجيل الإلكترونات. أما في المعجلات الدائرية (كالسيكلوترون) فإنه نظراً للتسارع المستمر للجسيمات وخاصة الإلكترونات فإن ذلك ينتج عنه فقد هائل للطاقة عن طريق أشعة الإيقاف، ومن ثم لا يمكن تعجيل هذه الإلكترونات إلى طاقات أعلى.

أما عيب هذه الأجهزة فيتمثل في أنه ينتج عنها نبضات من الجسيمات المسرعة وليس فيضاً مستمراً منها. ويرجع ذلك إلى طبيعة تصميمها فهي تحتاج إلى مذبذبات ذات تردد راديوي. مما يعني أن الجسيمات تتحرك مع طور هذا التردد وبالتالي يتم تسارع نبضات أثر نبضات من هذه الجسيمات. وتستمر النبضة لمدة تساوي 0.02 ثانية ومن ثم تنتج نبضات بمعدل 40 نبضة كل ثانية تقريباً. ويبلغ متوسط الشعاع  10μA وهذا التيار أقل من ذلك الذي نحصل عليه من السيكلوترون.