شتاب دهنده ی خطی و اجزای جانبی آن


Linac)     Linear Accelerator)

یک شتاب دهنده خطی یا Linac، یک جزء شتابدهنده است که ذرات باردار الکترون، پروتون یا یونهای سنگین را در خط مستقیم شتاب می دهد.

                                                          

ذرات باردار از سمت چپ وارد می شوند و بوسیله میدان الکتریکی به سمت اولین لامپ الکترونی شتاب می گیرند. به محض اینکه وارد تیوب شدند از میدان الکتریک حفاظت شده و با سرعت ثابت بطرف جلو سوق داده می شوند. وقتی به فضای خالی بعدی رسیدند میدان آنها را شتاب می دهد تا به تیوب بعدی برسند. این کار ادامه پیدا می کند و ذرات در هر   Gap  انرژی بیشتر و بیشتری جمع می کنند تا اینکه از سمت راست از شتاب دهنده خارج شوند.
وجود تیوبها در مسیر لازم است زیرا یک میدان متناوب استفاده می شود و بدون این تیوبها میدان ممکن است متناوباً شتاب بگیرد و باعث تاخیر در حرکت ذرات شود. تیوبها ذرات را در طول زمانی که میدان ممکن است کم باشد محافظت می کند.
Linac یک پرتابگر الکترومغناطیسی است که الکترونها را از حرکت ثابت و همیشگی شان به سرعت نسبیتی، سرعتی نزدیک به سرعت نور، می رساند.
طول linac تقریباً m 5/2 است که برای رساندن سرعت هر جفت الکترون از صفر به تقریباً 300000 کیلومتر در ثانیه فاصله خیلی زیادی نیست. چگونه این امر امکان دارد؟       
قسمتهای اصلی Linac شامل موارد زیر است:
- تفنگ الکترونی
- buncher یا همنواگر
- خود Linac
هر قسمتی در شتاب دادن الکترونها وظیفه خاص خود را دارد.

                A. تفنگ الکترونی
تفنگ الکترونی جایی است که الکترونها شتاب اولیه شان را شروع می کنند. الکترونها از مولکولهای موجود در یک صفحه آلومین باریم یا مواد تابش کننده الکترون مثل تریوم به خارج پرتاب می شوند این همان کاتد تفنگ الکترونی است. کاتد سطحی است که بار الکترونی منفی دارد. در تفنگ الکترونی    Linac این بار بوسیله گرم کردن کاتد ایجاد می شود. آلومین باریم ماده ای است که در اثر گرما الکترون تابش می کند بدین معنی که وقتی گرم می شود الکترونها از اتمهای آن جدا می شوند.
دریچه یا gate مثل یک کلید است و شامل یک صفحه غربال مسی یا گرید و یک آند ( قطب مثبت ) است. آند سطحی است با بار الکتریکی مثبت. هر 500 میلیونیم ثانیه به دریچه یک بار مثبت قوی داده می شود که باعث می شودبخشی از الکترونها از کاتد به سمت گیت فرار کنند. همینکه این الکترونها به دریچه رسیدند،  با یک نیروی قوی بوسیله آند اصلی جذب می شوند و از میان دریچه عبور می کنند.
چون دریچه با سرعتی حدود 500 میلیون بار در ثانیه (  M Hz 500 ) ضربان می کند، الکترونها در یک دسته باز وگشاد به آند می رسند با فاصله یک میلیونیم در ثانیه. آند یک شکل شتابدهنده  (doughnut ) برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دارد که الکترونها را از میان سوراخها به سمت قسمت بعدی شتابدهنده که buncher نام دارد هدایت می کند.


B. همنواگر یا buncher  

هدف buncher  شتاب دادن به الکترونهای پرتاب شده از تفنگ الکترونی و متراکم کردن آنها بصورت دسته و مجموعه متراکم است برای این هدف buncher تشعشعات microwave قوی را از klystron دریافت میکند. Microwaves الکترونها را درست بصورتی که امواج اقیانوس یک تخته موج سواری را شتاب می دهند، به حرکت سریع وادار می کنند.
الکترونها با توجه به فاصله ای که از قله موج دارند انرژی مختلف دریافت می کنند هر چه به قله نزدیکتر باشند انرژی و شتاب بیشتری می گیرند موج دست راست کوه یکسانی از الکترونها را در ثانیه دوم نشان می دهد. در جلوی موج دو الکترون سریعتر تقریباً با الکترون آهسته و کند گرفتار شده اند. گویا آنها از شتابدهنده عبور نمی کنند زیرا آنها در پایین موج قرار دارند وبنابراین شتاب کمی دریافت می کنند.
تنها، الکترونهای بالاتر در سمت عقب موج شتاب کافی را برای جفت شدن با سرعت موج می گیرند و در وضعیت یکسانی همانند وقتی که در موج دست چپ بود قرار دارد. این نماینده آخرین الکترون دردسته است الکترون پایین تر در عقب موج انرژی بسیار کمی را برای اینکه در دسته بماند دریافت کرده است و در نهایت جفتهای پایین در موج دست راست را تشکیل میدهد عاقبت الامر آن به دسته الکترونی که موج بعدی را تشکیل می دهد سقوط می کند.
LINAC. C
خود Linac تنها یک بسط دهنده همنواگر جعبه ای ورودی است. این قسمت موجهای قوی RF را برای ادامه کار شتابدهی و متراکم کردن الکترونها دریافت می کند. الکترونها از همنواگر جعبه ای ورودی با سرعتی حدود C 6/0 یعنی 60% سرعت نور نزدیک می شوند.

 

- چگونه یک تفنگ الکترونی کار می کند؟
درست  در پشت آند صفحه سوراخ دار دیگری وجود دارد. این سوراخ ها بعنوان تنظیم کننده وجود دارند. این صفحه دوم معمولاً Suppressor نامیده می شود. آنچه باعث این کار می شود این است که   suppressor با یک ولتاژ مخالف با قطبیت آند می چرخد. بنابراین الکترونهایی که از آند خارج می شوند شتاب می گیرند و آنهایی که از میان سوراخ آند عبور می کنند بخوبی می توانند از سوراخ   suppressor هم عبور کنند. این suppressor ( که می تواند صفحه ای سوراخ دار ویا یک صفحه مشبک باشد ) از الکترونهایی که از آند عبور کرده و دسته الکترون ناصاف را تشکیل داده اند محافظت کرده و ما الکترونهای ناهماهنگی را خواهیم داشت. بطور معمول ما الکترونهای خالص و کولیمیت شده می خواهیم بنابراین مثل قبل یک صفحه   suppressor پشت آند قرار می دهیم ، همه الکترونها به سوراخ این صفحه دوم برخورد نمی کنند اما آنهایی که برخورد می کنند بخوبی کولیمیت می شوند. بطور ایده ال می توان این کار را هر چند بار که دوست دارید انجام دهید و نتیجه نهایی بدست آوردن سرعت بالاست. تنها محدودیت این تکنیک ابعاد فیزیکی و ولتاژ جداگانه بین صفحه های مختلف است.
یکی از مزیتهای این تکنیک که بعضی مواقع مفید است وقتی می باشد که شما تعداد زیادی الکترون یا یون می خواهید بدون اینکه نگران تشکیل دسته اشعه همگن باشید. یک مثال خوب تیوب خلاء است اگر تنها یک آند و یک شبکه داشته باشید تعداد کمی الکترون یا یون به سیمهای این grid برخورد می کنند اما وقتی یک  suppressor grid استفاده می کنید و آند را در ارتباط وسیعی با این شبکه قرار می دهید تعداد زیادی الکترون خواهید داشت به همین خاطر مراکز رادیویی قوی برای بدست آوردن توان زیاد در حدود چندین کیلووات به ازای هر تیوب از این روش استفاده می کنند.
I- منابع الکترون
برای بدست آوردن ویژگیهای خوب بطور معمول الکترونها باید از یک سطح مشخص با یک روش کنترل شده ساطع شوند. طرح واقعی یک تفنگ الکترونی تابع استفاده اشعه خواسته شده و بطور معمول مطیع شبیه سازی کامپیوتری است. تنها پایه اصلی انتشار الکترون را در اینجا بیان می کنیم.
1- انتشار الکترون از مواد داغ:
انتشار الکترون از مواد داغ یعنی فرار الکترونها از سطوح گرم. الکترونها بطور مؤثر از مواد تبخیر می شوند. برای رهایی از ماده، الکترونها باید یک سرعت مناسب در زوایای صحیح نسبت به سطح داشته باشند و انرژی جنبشی حداقل باید برابر کار انجام شده در عبور از سطح باشد. این انرژی حداقل به عنوان work function شناخته می  شود. اگر سطح هایی به شکل کاتد بوده و گرمای داده شده T (0K ) باشد ماکزیمم دانسیته جریان خارج شده بوسیله  Richardson    / Dutchman از معادله زیر بدست می آید:
J = A. T. e
که   کار انجام شده برحسب  eVاست و ثابتی نظری A/cm  120. در حقیقت این مقدار برای مواد واقعی صدق نمی کند و می تواند پارامترهای مهمی را برای صدور گرما بصورتی که کار انجام شده برای داشتن یک کاتد در دمای قابل قبول در حد پایین ترین مقدار ممکن باشد را نشان دهد.
ترکیبات اکسیدی کاتد بطور معمول در لامپهای با تابش کم بکار می روند. CS O W همچنین از نظر گرمایی بد نیست و معمولاً در تیوبهای نوری وجود دارند در حالیکه در ساختمان تیوبهای الکترونی پر قدرت کاتدهای فلزی سنگین استفاده شده اند.
جدول 3 – خصوصیات مهم بعضی مواد ساطع کننده گرما
نوع ماده                 A                                              Temp(k)                     J  ( A/cm)
تنگستن              60                   54/4                       2500                                3/0
                        3                     63/2                       1900                               16/1
اکسید مختلط      01/0                  1                          1200                                  1
سزیم                162                 81/1                    
تانتالیوم            60                   38/3                        2500                              38/2
CS/O/W       003/0              72/0                        1000                              35/0
در ساختار دایود،الکترونهای ترک کننده سطح کاتد کمتر از میدان الکتریکی در سطح است وقتی یک شرایط ثابت بوجود می آید که میدان صفر باشد بگونه ای که کاهش هر چه بیشتر الکترونهای بیشتری را بدست کاتد دفع می کند. این حالت به عنوان  space – charge – limited emissionیا فضای محدود کننده صدور الکترونها شناخته می شود و با فرمول زیر محاسبه می شود:
J = P . V
که P ثابتی است که تابعی از طرح و هندسه دستگاه است و تحت عنوان  Perveance    شناخته می شود. به هر حال اگر ولتاژ بقدر کفایت زیاد شود حد ریچارد سون برای جریان بدست می آید در صورتیکه صدور الکترون محدود به درجه حرارت می شود. ساطع کننده های الکترون از اجسام داغ در تیوبهای الکترونی و تفنگهای الکترونی خاص استفاده می شوند، به عنوان مثال در کلایسترون ، جوشکاری، تولید موادصنعتی و در شتاب برای تولید    Lepton استفاده می شود.
2- میدانهای بالای تشعشع
کاربرد یک ولتاژ بالا بین یک نقطه کوچک کاتد و یک سطح مخالف روی بدنه، بوسیله یک اثر کانالی در یک الکترون انرژی در حد کفایت می دهد بنابراین الکترون از سطح فرار می کند. این پدیده تحت عنوان میدان قوی یا میدان تابش Fowler / Nordheim شناخته می شود. این موضوع نباید فراموش شود که میدان الکتریکی اطراف یک نقطه بمقدار زیادی افزایش پیدا می کند در ارتباط با میدان الکتریکی متوسط ظاهری بین الکترودها. دانسیته جریان   ( A/m) خارج شده از یک نقطه بوسیله فرمول زیر بدست می آید:
J = (1/54. 10. E2/Q). e                                  
که E میدان الکتریکی است و Q کار انجام شده و K یک ثابت تقریباً برابر 1 می باشد. با میدانهای در حد  v/m 10  دانسیته جریان می تواند A/m 10 باشد اما جریان واقعی کاملاً به سطح کوچکی از محدود می شود. بیشترین جریان قابل قبول می تواند بوسیله زیاد کردن محوطه کوچکی از تابش کننده محدود شود. عدم مزیت بزرگ این نوع ازمنابع این است که جریان بیش از حد می تواند نقاط وابسته را بوسیله فرسایش یا گرمای زیاد تخریب کند.
3- صدور نوری
فوتونهای روشن کننده یک سطح فلزی ممکن است الکترون هم آزادکنند اگر فوتون یک انرژی حداقل برابر با کار انجام شده داشته باشد، الکترونها خارج خواهند شد.
l < h. c/e .Q                                       
که l طول موج نور احتمالی است،  C سرعت نور و h ثابت پلانک می باشد. برای طول موج کوتاهتر الکترونها با سرعت اولیه رها می شوند.
 mV = h. ν                                              2/1             
اما بطور معمول این سرعتها کم هستند. برای داشتن انتشار قابل قبول با طول موج نرمال یک ماده با اثر فانکشنال کم مورد نیاز است، برای این هدف ماده CSOW بزودی در تیوبهای نوری بکار رفت. دسته الکترونی شدید احتیاج به منبع نوری قوی دارد و اشعه لیزر برای داشتن سلسله پالس الکترونی کوتاه و باشدت زیاد استفاده شده است و برای تولید انرژی میکروموج در Linear colliders استفاده می شود.
II- سیستم خلاء
همه سیستمهای شتاب دهنده ذرات را با بیشترین سرعت شتاب می دهند. برای اینکه انرژی در حد امکان به بیم اشعه منتقل شود، مهم است که هیچ ذره ای وجود نداشته باشدکه با بیم برخورد کند این موضوع اشعه های پراکنده تولید می کند که به اطراف پراکنده می شوند یکی از مشکلات دیگری که ممکن است در یک شتاب دهنده با تشعشع متغییر بوجود آید محدود شدن ماکزیمم شیب میدان الکتریکی در فضای RF است.
میدان الکتریکی قوی منجر به یونیزاسیون هوا می شود ایجاد یک راه به زمین ( زمین کردن ) میدان الکتریکی را کاهش می دهد. برای غلبه بر این مشکل ، داشتن یک ناحیه خالی در هر ناحیه ای که سیم اشعه عبور خواهد کرد لازم است .این نواحی در اطراف مسیر سیم اشعه یا خود بدنه آهنربایی وجود دارد بطور ایده خلاء باید در بهترین وضعیت ممکن وجود داشته باشد، اما هماهنگی بین هزینه سیستم و مدت زمانی که بیم اشعه در شتاب دهنده باقی می ماند باید وجود داشته باشد.
A. Background information      
وقتی در مورد فشار هوا در یک ظرف حرف می زنیم در واقع به فشاری که مولکولهای هوا به دیواره ظرف وارد می کند اشاره کرده ایم و فرمول گاز کامل استفاده می شود:
PV = nRT
P = nRT / V
دیده می شود که فشار P درظرف بوسیله افزایش حجم (V) کاهش داده می شود و باکاهش دمای T گاز یا کاهش تعداد ذرات   n  در ظرف، فشار هم کم می شود.
B. فشار
برای اندازه گیری فشار در حجم ثابت از ابزارهای گوناگونی استفاده شده است. معمولی ترین واحد فشار mm Hg است که فشار هوا در سطح دریا mm Hg 760 است. در کار خلاء یکی دیگر از واحدهایی که استفاده می شود   Torr است. Torr760 برابر یک اتمسفر ( mmHg 760 ) است. یک خلاء خوب دراینجا در Fermi lab در حدود Torr 10-10 اندازه گیری می شود.
          1 اتمسفر برابر mm Hg 760
         1 اتمسفر برابر pas  7/14
          Torr 1 برابر mmHg 1
          1 میکرون برابر Torr 10
اساس تشکیل دهنده هر خلاء beam pipe است که بطور معمول از استیل بدون آلودگی، آلومینیوم یا مس با جوشکاری port است که محفظه خلاء خوبی ایجاد می کند تخلیه یک ظرف خلاء، به عنوان مثال beam pipe در مراحلی انجام شده است، با یک پمپ مولکولهای هوا را خارج می کنند تا فشار کاهش داده شود تا نوع دیگر تلمبه زنی مؤثر باشد. در آن لحظه سیستم از جریان پمپ خارج می شود و مرحله بعد تلمبه زنی شروع می شود تا فشار برای مرحله بعد کاهش داده شود.

 

C. اجزاء
1- Roughing pump
در مرحله نخست مکش، یک پمپ روغنی سخت استفاده شده است. این نوع از مکش در یک اتاق با فشار Torr 10 اثر بخش است. پمپ شامل یک چرخ با پره هایی در اطراف که روغن کاری شده اند می باشد. همینطورکه چرخ می چرخد پره ها مولکولهای هوا را از ظرف  خلاء بین چرخ و دیواره پمپ به دام می اندازد و آنها ر ابه روزنه خروجی پمپ انتقال می دهد و بوسیله یک دریچه هوا را خارج می کند.
2- Turbo pumps
درطراحی پمپها معمولاً از پمپهای گازی که می توانند از Torr 10 تا Torr 100 کارکنند کمک می گیرند آنها به عنوان یک گرم کننده هوای کاربراتور   Turbo charger برای پمپهای طراحی شده کار می کنند پمپهای گازی شامل لایه های مختلف یا صفحات با پره های گردان با سرعت بالا ( rpm 10000 – 50000 ) می باشند. پمپ بر اساس اصل اندازه حرکت کار می کند همینطور که پره ها فشار داده و به مولکولهای هوا ضربه می زنند، آنها به سمت مدخل   turbo pump و مدخل Roughing pump حرکت می کنند از وقتی که تعداد مولکولها در خروجی پمپ افزایش یافتند فشار در پمپ به حالت مناسب می رسد.
3- Diffusion pumps
سیستم دیگر مکش پمپهایی است که از انتشار روغن استفاده می کند. در حال حاضر تنها  Main Ring  ازاین نوع پمپ استفاده می کند.آنها می توانند درنواحی با فشار  Torr 10 تا 100 کار کنند.
اصل عملکرد آن مثل turbo pump است براساس انتقال اندازه حرکت دریک                               oil diffusion pump، روغن گرم می شود تا به نقطه جوش خود برسد و در امتداد یک لوله به تعدادی ساختارهای کاسه مانند فشار آورد که بخار روغن را بسمت عقب و پایین درجهت دریچه خروجی پمپ انتشار روغن هدایت می کنند. وقتی بخار روغن بسمت پایین فشار آورد، ممکن است به مولکولهای هوا ضربه زده و آنها هم به سمت مدخل پمپ هدایت شوند و سپس از پمپ خارج شوند.
پمپ یونی شامل دو صفحه تیتانیوم با یک ساختار پیل تیتانیوم در وسط، بوسیله برق پوشش دار از دو صفحه می باشد ساختار پیل مانند در یک پتانسیل kV 5 قرار دارد. یک میدان مغناطیسی بطور عمودی درصفحات تیتانیوم نصب شده است. وقتی مولکولهای هوا در پمپ یونی حرکت می کنند بوسیله پتانسیل بالا یونیزه می شوند و الکترونها به سمت ساختار پیل مانند هدایت می شوند. در حالیکه یونها به سمت صفحات تیتانیوم حرکت می کنند. هر دو الکترونها و یونها در اثر میدان مغناطیسی دریک مسیر مدور حرکت می کنند. این حرکت چرخشی برای افزایش طول مسیر یونها یا الکترونها استفاده می شود. که احتمال اینکه این یونها یا الکترونها به مولکولهای دیگر هوا ضربه زنند و آنها را یونیزه کنند بیشتر می کند. به محض اینکه الکترونها به ساختار پیل برخورد کردند ممکن است یون تیتانیوم آزاد کند که به سمت صفحات تیتانیوم شتاب می گیرد و به محض اینکه مولکولهای هوای یونیزه شده به صفحات تیتانیوم برخورد کردند، ممکن است با سطح تیتانیوم واکنش دهند و با تیتانیوم باند شوند یا در سطح تیتانیوم به دام بیافتند  و بوسیله بعضی یونهای تیتانیوم یونیزه شده از ساختار پیل پوشیده شوند. در هر دو حالت مولکولهای هوا سهمی در فشار داخل ظرف خلاء نخواهد داشت. البته این به آن معنی است که پمپ یونی بعد از اینکه سطحش کاملاً با اکسیدها و سایر مواد آغشته شد عمر محدودی دارد این عمر محدود حدود 50000 ساعت است پمپ یونی در فشار Torr 10-10 کار می کنند.
4- پمپ تصعید
پمپ تصعید تیتانیوم یا پمپ getter ( گاز زدا ) به همان روش پمپ نوری کار می کند. پمپ تصعیدشامل میله های تیتانیوم در تماس با یک ذخیره خارجی است. تصور می شود که مقداری از تیتانیوم تبخیر می شود و درسطح اطراف ذخیره شده و به سهولت می تواند با مولکولهای هوایی که با آن برخورد می کنند واکنش دهد. دوباره، مولکولهای هوا از طریق شیمیایی در دیواره ظرف به دام می افتند و در فشار داخلی بی اثر می شوند.
5- Cryo- pumping
این نوع از پمپ بیشتر مفهوم سیستم خاصی است. هر کجا یک ماده خیلی سرد در تماس با ظرف خلاء قرار بگیرد در آنجا Cryo – pumping خواهیم داشت با توجه به این حقیقت که مولکولهای هوا  در سطح سرد منقبض می شوند. در طول سطح سرد، مولکولهای هوا به حالت مایع باقی می مانند، بنابراین اثر کاهشی درفشار ظرف دارند. این روش پمپ در                Teratron  که هلیم مایع در مجاورت beam pipe قرار دارد استفاده می شود. درجه حرارت دیواره ها در حدود 4 کلوین است. دراین دما، همه گازها در دو حالت مایع و جامد می باشند. شیوه دیگری که برای اپراتور خیلی رایج است مواجه شدن با تله های سرد است. این وسیله در مدخل یک پمپ oil – based مثل یک roughing pump  یا یک پمپ diffusion قرار گرفته است. تله های سرد یک محفظه عایق حرارتی با دو جداره یا   thermos در تماس با فضای خالی می باشد. این فضا با نیتروژن مایع ( 77 کلوین ) پر شده است و هر مولکول روغنی که ممکن است در مدخل roughing pump یا diffusion جریان داشته باشد را منقبض و ذخیره می کند.
6- Gauges سنجیدن نمونه – کالیبر
برای اندازه گرفتن فشار در یک طرف خالی اصولاً سه نوع معیار وجود دارد. معیار ترموکوپل معیار کاتد سرد و معیار یونی.
معیار ترموکوپل درحالت کلی مثل همرفت گرمایی کار می کند. یک مفتول داغ در مسیر یک محفظه خالی قرار می گیرد. یک ترموکوپل در تماس گرمایی با مفتول داغ قرار دارد. همینطور که فشار اطراف سیم داغ کاهش پیدا می کند ترموکوپل مفتول گرمتری را نشان خواهد داد زیرا هیچ اتلاف گرمایی به ازای انتقال مقداری از حرارت توسط مولکولهای هوای اطراف از مفتول وجود ندارد. اینها در فشار جوی حدود Torr  10 قابل استفاده می باشند.
معیار کاتد سرد مدل کوچکتر شده پمپ یونی است. سلول مرکزی با یک حلقه با پتانسیل زیاد جایگزین شده است. مقدار جریانی که بین حلقه مرکزی و دیواره اشل اندازه گیر به ازای یونهای گاز جریان دارد مقیاسی از خلاء می باشد. این اشل اندازه گیری در حد فاصل Torr 10 تا 100 عمل می کند.
اندازه گیر یونی براساس یونیزاسیون کار می کند یک فیلامان گرم الکترون ها را آزاد می کند. این الکترونها بسمت جمع کننده یا کلکتور شتاب می گیرند. همینکه آنها این مسیر کوتاه را رد کردند، مقداری از مولکولهای گاز اطراف اشل اندازه گیری را یونیزه می کنند. این یونها به وسیله سیستم جمع می شوند. مقدار یونیزاسیون بستگی به فشار دارد. که اشل اندازه گیری یونی در فشار Torr 10-10 کار می کند.

D . ملاحظات لازم برای ساختن یک سیستم
گازها تمایلی برای اتصال به سطح فلز دارند، و وقتی سطح، زیر کمترین فشاراست به آرامی کنده می شوند. سطح بعضی فلزات متخلخل است و اجازه می دهد فلزات ازیک دیواره ظرف به دیواره های دیگر برسند، یا گودالها را پر کنند، اگر حفره های کوچک که گازها را به دام می اندازند و بعد به محض اینکه سطح، زیر کمترین فشار است دوباره به فضای خلاء بر می گردند. فرایند رها شدن گازها از سطح فلزی زیر فشار کم تحت عنوان   out gassing شناخته می شود. در بعضی موارد out gassing مطلوب است. دربعضی موارد، out gassing  بوسیله تله های گازی ایجاد نمی شود، اما بوسیله بعضی چیزها روی سطح که داخل فضای  خلاء تبخیر می شوند ایجاد می شود. این چیزها پوشش از لاستیک یا   hydrocarbon based هستند که با سیستم خلاء تماس دارند.
Out gassing بعضی مواقع عمداً در سیستمهای خلاء برای جابجایی این تله های گازی، یا جوشاندن روغن روی سطح داخلی ظرف خلاء که اجازه می دهند آنها کاملاً از ظرف خارج شوند القاء می شود. این کار بعضی مواقع در منبع Antiproton  و Teratron انجام شده است. با افزایش دمای ظرف خلاء با روکش گرما، هر گاز بدام افتاده در سطح داخلی ظرف خلاء بوسیله ترکیب roughing and turbo pump تخلیه می شوند. به محض اینکه سیستم بقدر کفایت تخلیه شد، لایه حرارتی خاموش می شود و دریچه های خلاء در تماس با سیستم پمپ بسته می شوند. و پمپ یونی و پمپ تصعید شروع به کار می کنند.
III- انرژی شتاب دهنده
در هر مبحث مربوط به شتاب دهنده ها یک مبحث مهم انرژی شتاب دهنده یا خصوصاً انرژی بیم اشعه است. دراین بخش مفهوم انرژی بیم که با اندازه حرکت و سرعت در ارتباط است را بحث می کنیم.
- استفاده از فرضیه نسبیت برای تعیین سرعت:
چون انرژی جنبشی ذرات در ردیف مشابه یا بالاتر از انرژی پایه   rest یک پروتون قرار دارد، روشهای محاسبه سرعت باید با محاسبه عوامل نسبیتی همراه باشند. بطور معمول سرعت یک ذره در حال حرکت را نسبت به سرعت نور بیان می کنند.

دستگاه کبالت 60 (60Co machine ):

 

این سیستم از منبع رادیواکتیو  60Co استفاده مى کند. نیم عمر 60Co   ،  5.3  سال است و تابش کننده بتا مى باشد. 60Co  با یک تابش بتا به نیکل 60 متا استیبل (meta stable ) تبدیل مى شود. پس نیکل با دو تابش گاما با انرژیهای 1.33Mev و 1.17Mev  به حالت پایدار مى رسد.ماشین 60Co   دارای محفظه ای استوانه ای است که درآن صفحات به شکل قرص با قطر2cmو ضخامت2cm   قرارگرفته اند. 60Co  را با تابش نوترون در راکتور به 59Co  تبدیل مى کنند. قرصها در محفظه استوانه ای با ارتفاع  20cm و قطر 2cm  از جنس آهن قرار مى گیرند. برای کنترل تابش چشمه آن را در محفظه بزرگ سربی قرار مى دهند و تنها یک خروجی در آن تعبیه مى کنند. با قرار دادن چشمه در مقابل محفظه تابش صورت مى گیرد.