Haz de partículas cargadas

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Un haz de partículas cargadas es un grupo localizado espacialmente de partículas cargadas eléctricamente que tienen aproximadamente la misma posición , energía cinética (lo que da como resultado la misma velocidad ) y dirección. Las energías cinéticas de las partículas son mucho mayores que las energías de las partículas a temperatura ambiente . La alta energía y direccionalidad de los haces de partículas cargadas los hacen útiles para muchas aplicaciones en física de partículas (consulte Aplicaciones de haces de partículas y Tecnología de haces de electrones ).

Estas vigas se pueden dividir en dos clases principales:

1. vigas no agrupadas ( vigas de inercia ^[1] o vigas DC ), que no tienen subestructura longitudinal en la dirección del movimiento del haz.
2. haces agrupados , en los que las partículas se distribuyen en pulsos (haces) de partículas. Los haces agrupados son los más comunes en las instalaciones modernas, ya que los aceleradores de partículas más modernos requieren haces agrupados para la aceleración. ^[2]

Suponiendo una distribución normal de posiciones e impulsos de partículas, un haz de partículas cargadas (o un haz del haz) se caracteriza por ^[3]

• la especie de partícula, por ejemplo , electrones , protones o núcleos atómicos
• la energía media de las partículas, a menudo expresada en electronvoltios (normalmente de keV a GeV)
• La corriente de partículas (promedio), a menudo expresada en amperios.
• el tamaño del haz de partículas, a menudo utilizando la llamada función β
• la emitancia del haz , una medida del área ocupada por el haz en uno de varios espacios de fase .

Estos parámetros se pueden expresar de varias maneras. Por ejemplo, la corriente y el tamaño del haz se pueden combinar para formar la densidad de corriente , y la corriente y la energía (o el voltaje del haz V) se pueden combinar para formar la permeabilidad K = I V ^−3/2 .

Los haces de partículas cargadas que pueden manipularse en aceleradores de partículas se pueden subdividir en haces de electrones , haces de iones y haces de protones .

• Haz de electrones, o rayo catódico , como en un microscopio electrónico de barrido o en aceleradores como el Gran Colisionador de Electrones y Positrones o fuentes de luz de sincrotrón .
• Haz de protones, como los que se utilizan en la terapia de protones , en colisionadores como el Tevatron y el Gran Colisionador de Hadrones , o para la escritura con haz de protones en litografía.
• Haces de iones , como los del Colisionador de Iones Pesados ​​Relativistas o la Instalación para Haces de Isótopos Raros .