DE1282199B

DE1282199B - Verfahren zum Beschleunigen von Materie

Info

Publication number: DE1282199B
Application number: DE1966B0088224
Authority: DE
Inventors: Dr Dieter Giglberger; Dr Gerhard Ulmschneider
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1966-07-28
Filing date: 1966-07-28
Publication date: 1968-11-07

Description

Verfahren zum Beschleunigen von Materie Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschleunigen von Materie, bei dem den Teilchen von außen durch Bestrahlung, vorzugsweise aus einer Richtung, Energie zugeführt wird, und eine Anordnung zu seiner Durchführung.
Es ist bekannt (R i e c k e, Lehrbuch der Physik, 6. Auflage, Bd. 2, 1919, S. 584), durch Bestrahlung mittels Licht die Bewegungsrichtung von Materieteilchen zu beeinflussen. Der Lichtdruck ist jedoch so gering, daß sich infolge der Reibung mit den umgebenden gasförmigen Medien eine langsame, gleichförmige Bewegung einstellt.
Es ist weiterhin bekannt (G r i m s e h 1, Lehrbuch der Physik, 1.5. Auflage, Bd. 1, 1954), daß eine lichtabsorbierende Fläche, die sich in einem verdünnten Gas befindet, bei Bestrahlung mit Licht eine Kraft in Lichtrichtung erfährt (Radiometereffekt). Dieser Effekt ist jedoch an einen bestimmten Druckbereich des Gases gebunden und hat seine Ursache darin, daß auf der erwärmten Fläche die auftretenden Gasmoleküle mit vergrößertem Impuls zurückgeworfen werden und dabei einen Rückstoß auf die Fläche ausüben.
Die Wirkung dieser Effekte ist jedoch so gering, daß sie auf dem technischen Gebiet nicht verwendet werden können.
Es ist weiterhin bekannt (Zeitschrift für Naturforschung, 1964, S. 235), zur Simulation von Mikrometeoriten die Teilchen in einer zeitlich und örtlich kontinuierlichen Strömung zunächst einseitig mit Elektronen zu beschießen und danach durch elektrische Felder zu beschleunigen.
Die Nachteile dieses Verfahrens liegen einerseits darin, daß umfangreiche Einrichtungen benötigt werden, damit möglichst viele Teilchen geladen werden, andererseits sind Beschleuniger recht aufwendig und erfordern eine kostspielige Wartung.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile, so daß der bisherige Aufwand zur Simulation von Mikrometeoriten weitgehend vermieden wird. Zu diesem Zwecke wird den Teilchen von außen durch Bestrahlung Energie zugeführt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchenmaterie durch die Strahlungseinwirkung einseitig unter Erteilung eines Rückstoßes an die restliche Teilchenmaterie abgedampft wird. Dabei werden die zu beschleunigenden Teilchen mit einem fokussierten Laserstrahl oder mit einem Elektronenstrahl bestrahlt.
Mittels der vorliegenden Anordnung werden die zu beschleunigenden Teilchen in einer zeitlich und örtlich kontinuierlichen Strömung mit dem fokussierten Laserstrahl bestrahlt, wobei die Strömungsrichtung und die Laserstrahlachse einen spitzen Winkel bilden.
Die von dem Laserstrahl übertragene Energie dient dazu, die notwendige Verdampfungswärme aufzubringen. Es ist zwar bekannt, mit Hilfe eines Laserstrahles Materie zu verdampfen. Dieser Vorgang wird bisher nur zur Materialbearbeitung und Festkörperanalyse benutzt. Die von der Partikel abdampfenden Teile geben der Restmasse einen Rückstoß in entgegengesetzter Richtung.
Die Geschwindigkeit ist um so größer, je größer die abdampfende Masse, je größer die Energie des Laserstrahles und je kleiner die beschleunigte Partikkel ist.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.
Die Partikel l - entweder ruhend oder als Teil eines kontinuierlichen Partikelstromes - wird mit einem durch eine Linse 3 fokussierten Laserstrahl 2 beschossen. Bei hinreichender Energiedichte im Brennpunkt verdampft Material von der Oberfläche, dessen resultierender Impuls durch 4 gekennzeichnet ist; ein gleich großer Impuls 5 wird in entgegengesetzter Richtung der Partikel erteilt.
Der besondere Vorteil des vorliegenden Verfahrens ergibt sich aus den Eigenschaften des Laserstrahles. Sie bestehen darin, außerordentlich hohe Energiedichten räumlich und zeitlich so zu begrenzen, daß keine unerwünschten Nebenwirkungen an den Partikeln entstehen. Die chemische Struktur der Partikeln bleibt somit ungestört.
An Stelle eines Laserstrahles kann auch ein Elektronenstrahl verwendet werden. Der Vorteil liegt darin, daß die Beschleunigung der Elektronen kontinuierlich regelbar ist. Sie geben im unelastischen Stoß an die Materie beim Auftreffen ihre Energie ab, die dann zum Verdampfen dient.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Beschleunigen von Teilchen verdampfbarer Materie, bei dem den Teilchen von außen durch einseitige Bestrahlung Energie zugeführt wird, dadurch ,gekennzeichnet, daß die Teilchenmaterie durch die Strahlungseinwirkung einseitig unter Erteilung eines Rückstoßes an die restliche Teilchenmaterie abgedampft wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschleunigenden Teilchen mit einem fokussierten Laserstrahl bestrahlt werden.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschleunigenden Teilchen in einer zeitlich und örtlich kontinuierlichen Strömung mit dem fokussierten Laserstrahl bestrahlt werden, wobei die Strömungsrichtung und die Laserstrahlachse einen spitzen Winkel bilden.
4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschleunigenden Teilchen mit einem fokussierten Elektronenstrahl bestrahlt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für Naturforschung, Bd. 19 a, 1964, S. 231 bis 239; R i e c k e, Lehrbuch der Physik, 6. Auflage, Bd. 2, 1919,S.584; G r i m s e h 1, Lehrbuch der Physik, 15. Auflage, Bd. 1, Leipzig 1954, S. 410.