Verwendet die Advanced Photon Source Elektronen oder Positronen?

Aus verschiedenen Quellen geht hervor, dass das Haupt-Synchrotron bei APS in der Lage ist, entweder einen Elektronen- oder einen Positronenstrahl zu transportieren (zum Beispiel die Einführung dieses Artikels ) .

Ich nehme an, dass die Positronen durch Kollision eines Elektronenstrahls von einem LINAC mit einem Ziel erzeugt werden, aber das Ziel kann auch zurückgezogen werden, damit die Elektronen direkt in das Booster-Synchrotron und dann in das Haupt-Synchrotron gelangen können.

Ich habe keine neuere Literatur gefunden, die Positronen erwähnt, was mich glauben lässt, dass sie hauptsächlich Elektronen verwenden - ich weiß nicht warum.

Was Ihre andere Frage betrifft, denke ich, dass es hauptsächlich um Staub geht, der direkt auf den Strahl auftrifft und so den Strahl streut. Der meiste Staub hat eine leicht positive Ladung, sodass ein Elektronenstrahl den Staub in die Mitte der Strahllinie zieht, was unerwünscht ist. Ein Positronenstrahl würde das Gegenteil bewirken und eine abstoßende Kraft bereitstellen, die Staub vom Strahl fernhält.

Lichtquellen speichern üblicherweise einen Elektronenstrahl. Der Grund ist ganz einfach: Elektronen zu bekommen ist extrem einfach! Sie können einfach ein Stück Metall erhitzen (thermionische Kanonen) oder einen Laser auf eine Fotokathode schießen. Wenn Sie einen Positronenstrahl wollen, müssen Sie ihn erzeugen und einfangen, indem Sie einen Primärstrahl umwandeln. Die Ausbeute dieses Prozesses ist nicht sehr groß und Sie erhalten am Ende einen viel schwächeren Strahl.

Könnten wir Positronen in einer Elektronenmaschine speichern? Die Antwort ist ja: Wir können sie einfach in die entgegengesetzte Richtung injizieren (aber wir brauchen eine dedizierte Transferleitung und alle Lichtlinien sind jetzt in der falschen Richtung!) Oder wir können die Polarität der Magnete ändern. Ein Positronenstrahl strahlt genauso wie ein Elektronenstrahl, daher ist die Physik bis auf einen Effekt weitgehend gleich: die Ionen-/Elektronenwolke.

In der Kammer befinden sich immer einige Restgasmoleküle. Wenn der Strahl auf sie trifft, erhalten wir Ionen, die sehr schwer und langsam sind, und freie Elektronen, die leicht und schnell sind. Wenn wir einen negativ geladenen Strahl haben, werden die Elektronen abgestoßen und die Ionen eingefangen, andererseits wird ein positiver Strahl die Ionen ausstoßen und die Elektronen anziehen. Da die Ionen langsamer sind, bleiben sie länger bestehen und haben im Prinzip mehr Chancen, sich aufzubauen, sodass ein negativ geladener Strahl schlechter aussieht.

Beachten Sie jedoch, dass dies nicht unbedingt unter allen Bedingungen zutrifft. Niederenergetische Elektronen können auch von der Oberfläche der Vakuumkammer emittiert werden, wenn diese von Photonen oder niederenergetischen Ionen/Elektronen getroffen wird, und dies kann die Elektronenwolke stärker als die Ionenwolke machen! Zum Beispiel Da$\Phi$ne, in den INFN-Labors von Frascati, ist ein$e^+\;e^-$Collider mit zwei getrennten Strahlrohren. Dort wird der Positronenstrom durch die Elektronenwolke begrenzt, mehr als der Elektronenstrom durch die Ionenwolke. Der LHC hatte im vergangenen Lauf auch ziemlich viele Probleme mit der Elektronenwolke. Während es jedoch im Allgemeinen möglich ist, die Elektronenwolke durch Hinzufügen schwacher Solenoide oder Reinigen von Elektroden abzumildern, kann für die Ionen nicht viel getan werden.

Dies ist keineswegs trivial und es sollte eine detaillierte Studie durchgeführt werden, um die von Ihnen gefundene Begründung zu bestätigen. Da die gesamte Literatur, die ich über Positronen in der APS gefunden habe, ziemlich veraltet ist, gehe ich davon aus , dass sie ursprünglich vorhatten, mit Positronen zu operieren, dann aber auf Elektronen zurückkamen.