haz de partículas cargadas

Un haz de partículas cargadas es un grupo espacialmente localizado de partículas con carga eléctrica que tienen aproximadamente la misma posición , energía cinética (lo que resulta en 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 (véase Haz de partículas#Aplicaciones y Tecnología de haces de electrones ).

Dichas vigas se pueden dividir en dos clases principales:

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

Suponiendo una distribución normal de posiciones e impulsos de partículas, un haz de partículas cargadas (o un conjunto 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 pueden expresarse de diversas maneras. Por ejemplo, la corriente y el tamaño del haz pueden combinarse en la densidad de corriente , y la corriente y la energía (o el voltaje del haz V) pueden combinarse en la perveancia K = I V ^−3/2 .

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

• Haz de electrones, como en un microscopio electrónico de barrido , en aceleradores como el Gran Colisionador de Electrones y Positrones , en fuentes de luz de sincrotrón o en tubos de rayos catódicos.
• 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 haces de protones en litografía.
• Haces de iones , como los del Colisionador Relativista de Iones Pesados ​​o la Instalación de Haces de Isótopos Raros .