Aufgrund der durch elektrische Entladung auferlegten Hochspannungsobergrenze werden Techniken verwendet, die eher dynamische als statische Felder umfassen, um Teilchen auf höhere Energien zu beschleunigen. Die elektrodynamische Beschleunigung kann durch einen von zwei Mechanismen entstehen: nicht resonante magnetische Induktion oder Resonanzkreise oder Hohlräume, die durch oszillierende HF-Felder angeregt werden. Elektrodynamische Beschleuniger können linear sein, wobei Teilchen in einer geraden Linie oder kreisförmig beschleunigen und Magnetfelder verwenden, um Teilchen in einer ungefähr kreisförmigen Umlaufbahn zu biegen.
Magnetische InduktionsbeschleunigerEdit
Magnetische Induktionsbeschleuniger beschleunigen Teilchen durch Induktion aus einem zunehmenden Magnetfeld, als ob die Teilchen die Sekundärwicklung in einem Transformator wären. Das zunehmende Magnetfeld erzeugt ein zirkulierendes elektrisches Feld, das konfiguriert werden kann, um die Partikel zu beschleunigen. Induktionsbeschleuniger können entweder linear oder kreisförmig sein.
Lineare InduktionsbeschleunigerEdit
Lineare Induktionsbeschleuniger verwenden mit Ferrit beladene, nicht resonante Beschleuniger Induktionshohlräume. Jeder Hohlraum kann als zwei große unterlegscheibenförmige Scheiben betrachtet werden, die durch ein äußeres zylindrisches Rohr verbunden sind. Zwischen den Scheiben befindet sich ein Ferrit-Toroid. Ein zwischen den beiden Scheiben angelegter Spannungsimpuls verursacht ein zunehmendes Magnetfeld, das die Leistung induktiv in den geladenen Teilchenstrahl einkoppelt. Der lineare Induktionsbeschleuniger wurde in den 1960er Jahren von Christofilos erfunden. Lineare Induktionsbeschleuniger können sehr hohe Strahlströme (> 1000 A) in einem einzigen kurzen Impuls beschleunigen. Sie wurden zur Erzeugung von Röntgenstrahlen für die Blitzradiographie (z. B. DARHT bei LANL) verwendet und als Partikelinjektoren für die Fusion mit magnetischem Einschluss und als Treiber für Laser mit freien Elektronen angesehen.
BetatronsEdit
Der Betatron ist ein kreisförmiger magnetischer Induktionsbeschleuniger, der 1940 von Donald Kerst zur Beschleunigung von Elektronen erfunden wurde. Das Konzept stammt letztendlich vom norwegisch-deutschen Wissenschaftler Rolf Widerøe. Diese Maschinen verwenden wie Synchrotrons einen Donut-förmigen Ringmagneten (siehe unten) mit einem zyklisch ansteigenden B-Feld, beschleunigen jedoch die Partikel durch Induktion aus dem ansteigenden Magnetfeld, als wären sie die Sekundärwicklung in einem Transformator Ändern des Magnetflusses durch die Umlaufbahn
Um einen konstanten Umlaufradius zu erreichen und gleichzeitig das richtige elektrische Beschleunigungsfeld zu liefern, muss der Magnetfluss, der die Umlaufbahn verbindet, etwas unabhängig vom Magnetfeld auf der Umlaufbahn sein und die Partikel in eine Konstante biegen Radiuskurve. Diese Maschinen wurden in der Praxis durch die großen Strahlungsverluste begrenzt, die die Elektronen erleiden, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in einer Umlaufbahn mit relativ kleinem Radius bewegen.
LinearbeschleunigerEdit
Moderne supraleitende Hochfrequenz-Mehrzellen-Linearbeschleunigerkomponente.
In einem linearen Teilchenbeschleuniger (linac) werden Teilchen in einer geraden Linie mit einem interessierenden Ziel an einem Ende beschleunigt. Sie werden häufig verwendet, um Partikeln einen anfänglichen energiearmen Kick zu verleihen, bevor sie in Kreisbeschleuniger injiziert werden. Der längste Linac der Welt ist der Stanford Linear Accelerator (SLAC) mit einer Länge von 3 km. SLAC ist ein Elektron-Positron-Kollider.
Lineare Hochenergiebeschleuniger verwenden eine lineare Anordnung von Platten (oder Driftröhren), an die ein alternierendes Hochenergiefeld angelegt wird. Wenn sich die Teilchen einer Platte nähern, werden sie durch eine Ladung entgegengesetzter Polarität, die auf die Platte aufgebracht wird, auf sie zu beschleunigt. Wenn sie durch ein Loch in der Platte gehen, wird die Polarität so umgeschaltet, dass die Platte sie jetzt abstößt und sie nun dadurch zur nächsten Platte beschleunigt werden. Normalerweise wird ein Strom von „Bündeln“ von Partikeln beschleunigt, so dass an jede Platte eine sorgfältig gesteuerte Wechselspannung angelegt wird, um diesen Vorgang für jedes Bündel kontinuierlich zu wiederholen.
Wenn sich die Partikel der Lichtgeschwindigkeit nähern, wird die Schaltgeschwindigkeit der elektrischen Felder wird so hoch, dass sie bei Radiofrequenzen arbeiten, und so werden Mikrowellenhohlräume in Maschinen mit höherer Energie anstelle einfacher Platten verwendet.
Linearbeschleuniger werden auch in der Medizin, für Strahlentherapie und Radiochirurgie häufig verwendet. Linacs von medizinischer Qualität beschleunigen Elektronen mithilfe eines Klystrons und einer komplexen Biegemagnetanordnung, die einen Strahl mit einer Energie von 6 bis 30 MeV erzeugt. Die Elektronen können direkt verwendet werden oder sie können mit einem Ziel kollidiert werden, um einen Röntgenstrahl zu erzeugen. Die Zuverlässigkeit, Flexibilität und Genauigkeit des erzeugten Strahlungsstrahls hat die ältere Verwendung der Cobalt-60-Therapie als Behandlungsinstrument weitgehend verdrängt.
Kreisförmige oder zyklische HF-BeschleunigerEdit
Im Kreisbeschleuniger Teilchen bewegen sich im Kreis, bis sie genügend Energie erreichen.Die Partikelspur wird typischerweise unter Verwendung von Elektromagneten in einen Kreis gebogen. Der Vorteil von Kreisbeschleunigern gegenüber Linearbeschleunigern (Linacs) besteht darin, dass die Ringtopologie eine kontinuierliche Beschleunigung ermöglicht, da das Teilchen unbegrenzt durchlaufen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Kreisbeschleuniger kleiner ist als ein Linearbeschleuniger mit vergleichbarer Leistung (dh ein Linac müsste extrem lang sein, um die äquivalente Leistung eines Kreisbeschleunigers zu haben).
Abhängig von der Energie und der Wenn Teilchen beschleunigt werden, haben Kreisbeschleuniger den Nachteil, dass die Teilchen Synchrotronstrahlung emittieren. Wenn ein geladenes Teilchen beschleunigt wird, emittiert es elektromagnetische Strahlung und Sekundäremissionen. Da sich ein Teilchen, das sich in einem Kreis bewegt, immer in Richtung des Kreismittelpunkts beschleunigt, strahlt es kontinuierlich in Richtung der Tangente des Kreises. Diese Strahlung wird als Synchrotronlicht bezeichnet und hängt stark von der Masse des beschleunigenden Teilchens ab. Aus diesem Grund sind viele hochenergetische Elektronenbeschleuniger Linacs. Bestimmte Beschleuniger (Synchrotrons) sind jedoch speziell für die Erzeugung von Synchrotronlicht (Röntgenstrahlen) gebaut. Energiebeschleuniger nähern sich mit zunehmender Energie der Teilchengeschwindigkeit der Lichtgeschwindigkeit als Grenze, erreichen diese jedoch nie. Daher denken Teilchenphysiker im Allgemeinen nicht in Geschwindigkeit, sondern in Energie oder Impuls eines Teilchens, üblicherweise gemessen in Elektronenvolt (eV). Ein wichtiges Prinzip für Kreisbeschleuniger und Teilchenstrahlen im Allgemeinen ist das Die Krümmung der Teilchenbahn ist proportional zur Teilchenladung und zum Magnetfeld, jedoch umgekehrt proportional zum (typischerweise relativistischen) Impuls.
CyclotronsEdit
Lawrence 60-Zoll-Zyklotron mit Magnetpolen von 60 Zoll (5 Fuß, 1,5 Meter) Durchmesser am Lawrence Radiation Laboratory der Universität von Kalifornien, Berkeley, in August 1939, damals der stärkste Beschleuniger der Welt. Glenn T. Seaborg und Edwin McMillan (rechts) entdeckten damit Plutonium, Neptunium und viele andere transuranische Elemente und Isotope, für die sie 1951 den Nobelpreis für Chemie erhielten.
Die frühesten betriebsbereiten Kreisbeschleuniger waren Zyklotrons, die 1929 von Ernest Lawrence an der University of California in Berkeley erfunden wurden. Zyklotrons haben ein einzelnes Paar hohler „D“ -förmiger Platten, um die Partikel zu beschleunigen, und einen einzelnen großen Dipolmagneten, um ihren Weg in eine kreisförmige Umlaufbahn zu biegen. Es ist eine charakteristische Eigenschaft geladener Teilchen in einem gleichmäßigen und konstanten Magnetfeld B, dass sie mit einer konstanten Periode bei einer Frequenz umkreisen, die als Zyklotronfrequenz bezeichnet wird, solange ihre Geschwindigkeit im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit c gering ist. Dies bedeutet, dass die beschleunigenden D „s eines Zyklotrons durch eine Hochfrequenz (RF) -beschleunigende Stromquelle mit einer konstanten Frequenz angetrieben werden können, da sich der Strahl kontinuierlich nach außen windet. Die Partikel werden in die Mitte des Magneten injiziert und bei extrahiert die Außenkante bei ihrer maximalen Energie.
Zyklotrons erreichen aufgrund relativistischer Effekte eine Energiegrenze, wodurch die Teilchen effektiv massereicher werden, so dass ihre Zyklotronfrequenz nicht mehr mit der beschleunigenden HF synchronisiert ist. Daher einfache Zyklotrons Protonen können nur auf eine Energie von etwa 15 Millionen Elektronenvolt (15 MeV, entsprechend einer Geschwindigkeit von ungefähr 10% von c) beschleunigt werden, da die Protonen mit dem treibenden elektrischen Feld außer Phase geraten. Bei weiterer Beschleunigung würde der Strahl fortgesetzt nach außen zu einem größeren Radius spiralförmig, aber die Teilchen würden nicht mehr genug Geschwindigkeit gewinnen, um den größeren Kreis im Gleichschritt mit der beschleunigenden HF zu schließen. Um relativistische Effekte zu berücksichtigen, die das Magnetfeld benötigt auf höhere Radien zu erhöhen, wie dies bei isochronen Zyklotrons der Fall ist. Ein Beispiel für ein isochrones Zyklotron ist das PSI-Ringzyklotron in der Schweiz, das Protonen mit einer Energie von 590 MeV liefert, was ungefähr 80% der Lichtgeschwindigkeit entspricht. Der Vorteil eines solchen Zyklotrons ist der maximal erreichbare extrahierte Protonenstrom, der derzeit 2,2 mA beträgt. Die Energie und der Strom entsprechen einer Strahlleistung von 1,3 MW und sind damit die höchste aller derzeit vorhandenen Beschleuniger.
Synchrozyklotrons und isochrone ZyklotronsEdit
Ein Magnet im Synchrozyklotron des Orsay-Protonentherapiezentrums
Ein klassisches Zyklotron kann modifiziert werden, um seine Energiebegrenzung zu erhöhen. Der historisch erste Ansatz war das Synchrozyklotron, das die Partikel in Bündeln beschleunigt.Es verwendet ein konstantes Magnetfeld B {\ displaystyle B}, reduziert jedoch die Frequenz des Beschleunigungsfelds, um die Teilchen im Schritt zu halten, während sie sich nach außen drehen, und entspricht ihrer massenabhängigen Zyklotronresonanzfrequenz. Dieser Ansatz leidet unter einem niedrigen durchschnittlichen Strahl Intensität aufgrund der Bündelung und wiederum aufgrund der Notwendigkeit eines riesigen Magneten mit großem Radius und konstantem Feld über der größeren Umlaufbahn, die von hoher Energie gefordert wird.
Der zweite Ansatz für das Problem der Beschleunigung relativistischer Teilchen ist das isochrone Zyklotron. In einer solchen Struktur wird die Frequenz des Beschleunigungsfeldes (und die Zyklotronresonanzfrequenz) für alle Energien konstant gehalten, indem die Magnetpole so geformt werden, dass das Magnetfeld mit dem Radius erhöht wird. Somit werden alle Teilchen in isochronen Zeitintervallen beschleunigt. Teilchen mit höherer Energie legen in jeder Umlaufbahn eine kürzere Strecke zurück als in einem klassischen Zyklotron und bleiben somit mit dem Beschleunigungsfeld in Phase. Der Vorteil des isochronen Zyklotrons besteht darin, dass es kontinuierliche Strahlen mit höherer durchschnittlicher Intensität liefern kann, was für einige Anwendungen nützlich ist. Die Hauptnachteile sind die Größe und die Kosten des benötigten großen Magneten und die Schwierigkeit, die am äußeren Rand der Struktur erforderlichen hohen Magnetfeldwerte zu erreichen.
Synchrozyklotrons wurden seit dem isochronen Zyklotron nicht gebaut entwickelt.
SynchrotronsEdit
Luftbild des Tevatron im Fermilab, das einer Acht ähnelt. Der Hauptbeschleuniger ist der Ring oben; Die folgende (trotz des Aussehens etwa die Hälfte des Durchmessers) dient der vorläufigen Beschleunigung, Strahlkühlung und -speicherung usw.
Um noch höhere Energien zu erreichen, wobei sich die relativistische Masse nähert oder Wenn die Restmasse der Partikel (für Protonen, Milliarden von Elektronenvolt oder GeV) überschritten wird, muss ein Synchrotron verwendet werden. Dies ist ein Beschleuniger, bei dem die Teilchen in einem Ring mit konstantem Radius beschleunigt werden. Ein unmittelbarer Vorteil gegenüber Zyklotrons besteht darin, dass das Magnetfeld nur über dem tatsächlichen Bereich der Teilchenbahnen vorhanden sein muss, der viel schmaler als der des Rings ist. (Das größte in den USA gebaute Zyklotron hatte einen Magnetpol mit einem Durchmesser von 4,7 m (184 Zoll), während der Durchmesser von Synchrotrons wie LEP und LHC fast 10 km beträgt. Die Apertur der beiden Strahlen des LHC beträgt in der Größenordnung von einem Zentimeter.) Der LHC enthält 16 HF-Hohlräume, 1232 supraleitende Dipolmagnete für die Strahllenkung und 24 Quadrupole für die Strahlfokussierung. Selbst bei dieser Größe ist der LHC durch seine Fähigkeit begrenzt, die Partikel zu steuern, ohne dass sie abdriften. Es wird angenommen, dass diese Grenze bei 14 TeV auftritt.
Da jedoch der Teilchenimpuls während der Beschleunigung zunimmt, ist es notwendig, das Magnetfeld B proportional zu erhöhen, um eine konstante Krümmung der Umlaufbahn aufrechtzuerhalten. Infolgedessen können Synchrotrons Partikel nicht kontinuierlich beschleunigen, wie Zyklotrons es können, sondern müssen zyklisch arbeiten und Partikel in Bündeln liefern, die typischerweise alle paar Sekunden an ein Ziel oder einen externen Strahl in Strahl „verschüttet“ werden.
Da hochenergetische Synchrotrons den größten Teil ihrer Arbeit an Partikeln ausführen, die sich bereits mit nahezu Lichtgeschwindigkeit c fortbewegen, ist die Zeit bis zur Fertigstellung einer Ringbahn nahezu konstant, ebenso wie die Frequenz der HF-Hohlraumresonatoren, die zum Antreiben der Beschleunigung verwendet werden
In modernen Synchrotrons ist die Strahlapertur klein und das Magnetfeld bedeckt nicht den gesamten Bereich der Partikelbahn, wie dies bei einem Zyklotron der Fall ist, sodass mehrere notwendige Funktionen getrennt werden können. Anstelle eines riesigen Magneten hat man eine Reihe von Hunderten von Biegemagneten, die Vakuumverbindungsrohre einschließen (oder von diesen umschlossen sind). Das Design von Synchrotrons wurde in den frühen 1950er Jahren mit der Entdeckung des starken Fokussierungskonzepts revolutioniert. Die Fokussierung des Strahls wird unabhängig von speziellen Quadrupolmagneten durchgeführt, während die Beschleunigung selbst in separaten HF-Abschnitten erfolgt, ähnlich wie bei kurzen Linearbeschleunigern. Es besteht auch keine Notwendigkeit, dass zyklische Maschinen kreisförmig sind, sondern das Strahlrohr kann gerade Abschnitte zwischen Magneten aufweisen, in denen Strahlen kollidieren, gekühlt usw. werden können. Dies hat sich zu einem völlig separaten Thema entwickelt, das als „Strahlphysik“ oder „Strahl“ bezeichnet wird Optik „.
Komplexere moderne Synchrotrons wie Tevatron, LEP und LHC können die Partikelbündel in Speicherringe von Magneten mit einem konstanten Magnetfeld abgeben, wo sie für lange Zeiträume zum Experimentieren weiter umkreisen können oder weitere Beschleunigung.Die Maschinen mit der höchsten Energie wie Tevatron und LHC sind tatsächlich Beschleunigerkomplexe mit einer Kaskade spezialisierter Elemente in Reihe, einschließlich Linearbeschleunigern für die anfängliche Strahlerzeugung, einem oder mehreren niederenergetischen Synchrotrons, um Zwischenenergie zu erreichen, Speicherringen, in denen Strahlen sein können akkumuliert oder „gekühlt“ (Reduzierung der erforderlichen Magnetöffnung und Ermöglichung einer engeren Fokussierung; siehe Strahlkühlung) und ein letzter großer Ring für die endgültige Beschleunigung und das Experimentieren.
Segment eines Elektronensynchrotrons bei DESY
ElektronensynchrotronsEdit
Zirkuläre Elektronenbeschleuniger waren für die Teilchenphysik zu der Zeit, als der lineare Teilchenbeschleuniger von SLAC konstruiert wurde, etwas ungünstig, weil ihre Synchrotronverluste als wirtschaftlich unerschwinglich angesehen wurden und weil ihre Strahlintensität geringer war als bei den ungepulsten linearen Maschinen . Der Mais ell Electron Synchrotron, das Ende der 1970er Jahre kostengünstig gebaut wurde, war das erste einer Reihe von Hochenergie-Kreiselektronenbeschleunigern für die grundlegende Teilchenphysik, das letzte war LEP, das am CERN gebaut wurde und von 1989 bis 2000 verwendet wurde / p>
In den letzten zwei Jahrzehnten wurde eine große Anzahl von Elektronensynchrotrons als Teil von Synchrotronlichtquellen gebaut, die ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen emittieren. siehe unten.
SpeicherringeEdit
Für einige Anwendungen ist es nützlich, Strahlen energiereicher Partikel für einige Zeit zu speichern (mit moderne Hochvakuumtechnik, bis zu vielen Stunden) ohne weitere Beschleunigung. Dies gilt insbesondere für Kollisionsstrahlbeschleuniger, bei denen zwei Strahlen, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, miteinander kollidieren, wobei die effektive Kollisionsenergie stark zunimmt. Da bei jedem Durchgang durch den Schnittpunkt der beiden Strahlen relativ wenige Kollisionen auftreten, ist es üblich, die Strahlen zuerst auf die gewünschte Energie zu beschleunigen und sie dann in Speicherringen zu speichern, die im Wesentlichen Synchrotronringe von Magneten ohne signifikante HF sind Beschleunigungsleistung.
SynchrotronstrahlungsquellenEdit
Einige Kreisbeschleuniger wurden gebaut, um absichtlich Strahlung (Synchrotronlicht genannt) zu erzeugen Röntgenstrahlen werden auch als Synchrotronstrahlung bezeichnet, beispielsweise die Diamantlichtquelle, die im Rutherford Appleton Laboratory in England gebaut wurde, oder die Advanced Photon Source im Argonne National Laboratory in Illinois, USA. Hochenergetische Röntgenstrahlen eignen sich beispielsweise für die Röntgenspektroskopie von Proteinen oder für die Röntgenabsorptions-Feinstruktur (XAFS).
Synchrotronstrahlung wird von leichteren Partikeln stärker emittiert, daher sind diese Beschleuniger ausnahmslos Elektronenbeschleuniger. Synchrotronstrahlung ermöglicht eine bessere Bildgebung, wie sie bei SLACs SPEAR erforscht und entwickelt wurde.
Wechselgradienten mit festem FeldwechselEdit
Festfeld-Wechselgradientenbeschleuniger (FFA), bei denen ein Magnetfeld, das zeitlich festgelegt ist, jedoch eine radiale Variation aufweist, um eine starke Fokussierung zu erreichen, eine Beschleunigung des Strahls mit einer hohen Wiederholungsrate, jedoch in einer viel kleineren, ermöglicht radiale Ausbreitung als im Zyklotron-Fall. Isochrone FFAs erreichen wie isochrone Zyklotrons einen kontinuierlichen Strahlbetrieb, ohne dass ein großer Dipol-Biegemagnet erforderlich ist, der den gesamten Radius der Umlaufbahnen abdeckt. Einige neue Entwicklungen bei FFAs werden in behandelt.
HistoryEdit
Ernest Lawrences erstes Zyklotron hatte einen Durchmesser von nur 100 mm. Später, im Jahr 1939, baute er eine Maschine mit einer Polfläche von 60 Zoll Durchmesser und plante 1942 eine Maschine mit einem Durchmesser von 184 Zoll, die jedoch für Arbeiten im Zusammenhang mit der Trennung von Uranisotopen im Zusammenhang mit dem Zweiten Weltkrieg übernommen wurde. Nach dem Krieg war es über viele Jahre im Dienst für Forschung und Medizin.
Das erste große Protonensynchrotron war das Cosmotron im Brookhaven National Laboratory, das Protonen auf etwa 3 GeV beschleunigte (1953–1968). Das 1954 fertiggestellte Bevatron in Berkeley wurde speziell entwickelt, um Protonen auf ausreichend Energie zu beschleunigen, um Antiprotonen zu erzeugen und die Teilchen-Antiteilchen-Symmetrie der Natur zu verifizieren, die dann nur theoretisiert wurde. Das Alternating Gradient Synchrotron (AGS) in Brookhaven (1960–) war das erste große Synchrotron mit alternierendem Gradienten, Magneten mit „starker Fokussierung“, die die erforderliche Apertur des Strahls und entsprechend die Größe und die Kosten der Biegemagnete stark reduzierten. Das am CERN (1959–) gebaute Protonensynchrotron war der erste große europäische Teilchenbeschleuniger und im Allgemeinen dem AGS ähnlich.
Der Stanford Linear Accelerator (SLAC) wurde 1966 in Betrieb genommen und beschleunigte Elektronen in einem 3 km langen Wellenleiter auf 30 GeV, der in einem Tunnel vergraben und von Hunderten großer Klystrons angetrieben wurde. Es ist immer noch der größte existierende Linearbeschleuniger und wurde um Speicherringe und eine Elektronen-Positronen-Kollider-Anlage erweitert. Es ist auch eine Röntgen- und UV-Synchrotronphotonenquelle.
Das Fermilab Tevatron hat einen Ring mit einem Strahlengang von 6,4 km. Es hat mehrere Upgrades erhalten und fungierte als Proton-Antiproton-Kollider, bis es am 30. September 2011 aufgrund von Budgetkürzungen abgeschaltet wurde. Der größte jemals gebaute Kreisbeschleuniger war das LEP-Synchrotron am CERN mit einem Umfang von 26,6 Kilometern ein Elektronen / Positronen-Kollider. Es erreichte eine Energie von 209 GeV, bevor es im Jahr 2000 abgebaut wurde, damit der Tunnel für den Large Hadron Collider (LHC) genutzt werden konnte. Der LHC ist ein Protonencollider und derzeit der größte und energiereichste Beschleuniger der Welt. Er erreicht 6,5 TeV Energie pro Strahl (insgesamt 13 TeV).
Der abgebrochene supraleitende Super Collider (SSC) in Texas hätte einen Umfang von 87 km gehabt. Der Bau wurde 1991 begonnen, aber 1993 aufgegeben. Sehr große Kreisbeschleuniger werden ausnahmslos in ein paar Meter breiten Tunneln gebaut, um die Störung und die Kosten für den Bau eines solchen Bauwerks an der Oberfläche zu minimieren bieten Abschirmung gegen auftretende intensive Sekundärstrahlung, die bei hohen Energien extrem durchdringt.