Kruhové urychlovače Large Hadron Collider (LHC) na pomezí Švýcarska a Francie či americký Tevatron se používají k urychlování částic na hodnoty jen o pár kilometrů za hodinu nižší, než je rychlost světla. Využití těchto přístrojů je však čistě vědecké a s ohledem na finanční a technologickou náročnost výstavby i provozu jich je na světě pouze několik. To však neplatí pro jiný druh urychlovačů – tzv. lineární. ŠIROKÉ MOŽNOSTI POUŽITÍ Jak již napovídá název, v lineárních urychlovačích nejsou částice urychlovány na kruhové, ale na přímé dráze. Výsledná maximální rychlost částic z tohoto typu urychlovače je sice nižší, ale rozměry zařízení jsou výrazně menší a jejich výkon je pro řadu aplikací zcela dostatečný. Kromě vědy tak lineární urychlovače nacházejí uplatnění i v řadě dalších odvětví. V medicíně se kupříkladu používají přímo při radioterapii, resp. pro výrobu radioizotopů v diagnostických systémech fungujících na principu pozitronové emisní tomografie (PET). V průmyslu pomáhají odhalovat skryté defekty v materiálech, sterilizovat vybavení či hotové produkty nebo skenovat uzavřené kontejnery. Svým způsobem tak zasahují do našeho každodenního života, aniž o tom máme nejmenší tušení. Vzhledem k šířce jejich využití není divu, že je na světě v provozu přes 30 000 lineárních urychlovačů. Díky novým polovodičovým generátorům, vyvinutým ve spolupráci německých a ruských výzkumných institucí, by jich však mohlo být v budoucnu ještě více. Zatímco dřívější typy zařízení urychlovaly částice působením velmi silného a neměnného elektrického pole, v moderních jsou částice urychleny pomocí pole střídavého. To zvyšuje efektivitu celého zařízení. Zároveň ho také činí podstatně komplikovanějším. Představíme-li si urychlovač jednoduše jako trubici (v níž se částice pohybuje působením střídavého elektrického pole), částice by se pohybovala pouze tam a zpátky. Trubice je proto obklopena elektrodami, v nichž musí být střídavé pole pečlivě synchronizováno tak, aby na částici při průletu působilo pouze přitažlivou silou. Je-li částicí elektron se záporným nábojem, musí být na elektrodách při průletu kladné napětí, které elektron přitahuje. Jelikož se částice pohybují velmi vysokou rychlostí, doba průletu kolem elektrody je velmi krátká. Napětí na elektrodách se tedy musí měnit s extrémně vysokými frekvencemi, které vytvoří jakousi vlnu, po níž se částice „sveze“. KLÍČ K ÚSPĚCHU: UHLÍK A KŘEMÍK Vytvořit takto vysokofrekvenční pole s dostatečně vysokou hodnotou napětí není vůbec snadné. Konstruktéři proto využili speciální tranzistory vyrobené na bázi karbidu křemíku (SiC). Výhodou tohoto materiálu je výrazně volnější pohyb elektronů, než v běžných křemíkových polovodičích. Zesilovače tak mohou pracovat na frekvencích v řádech stovek megahertzů (MHz) a díky lepšímu odvodu tepla i s vyššími energiemi a při účinnosti 70 %. Seskupením 8 takových tranzistorů na jedinou desku získali vývojáři vysokofrekvenční generátor s výstupem 25 kW při frekvenci 324 MHz. Propojením několika desek pak vytvořili generátor se stejnou frekvencí a výkonem 160 kW. Tyto hodnoty již plně dostačují pro medicínské či průmyslové využití, kde se zpravidla používají generátory s výkonem do 100 kW. Výhodou generátoru spojeného z několika zesilovačů je i vyšší spolehlivost zařízení: vypadne- li jeden zesilovač, urychlovač může (ač omezeně) stále fungovat. Cílem vývojářů je nyní vytvořit generátor s výstupem 3 MW, který by byl použitelný i v urychlovačích pro vědecké účely. /js/
