Betatrone.

Fis. - Macchina acceleratrice di particelle, appartenente alla classe degli acceleratori circolari, a funzionamento impulsivo. Le particelle accelerate sono elettroni, generati da un cannone elettronico; l'accelerazione è ottenuta con un campo elettrico induttivo e un campo magnetico variabile. Gli elettroni vengono iniettati in un anello a forma toroidale, nel quale è praticato un vuoto spinto (10⁶ mm di mercurio o meno, di pressione residua), e mantenuti su un'orbita pressoché circolare da un forte campo magnetico prodotto da espansioni polari, che generano un campo magnetico variabile. Accoppiato a questo è un altro campo magnetico, che interessa tutta la zona toroidale, generato dalle espansioni polari di un grande magnete, che si trovano sopra e sotto l'anello in cui circola il fascio di elettroni. Anche questo campo magnetico è variabile (in sincronia con il precedente) e fornisce agli elettroni l'accelerazione per induzione. Il sistema si comporta infatti come una specie di trasformatore, in cui il magnete che genera il campo accelerante è il primario e il fascio di elettroni che circola nell'anello è il secondario. Sullo stesso anello poi il campo magnetico ha un gradiente radiale, che ha lo scopo di esercitare un'azione di focalizzazione sul fascio di elettroni. All'uscita dal b. si può quindi avere un fascio di elettroni impulsivo (cioè discontinuo), ben collimato, con un'energia che nei moderni b. può arrivare anche a 300 MeV, (megaelettron-volt, cioè un miliardo di elettron-volt) con corrente di picco di 10 microampere e media di circa 0,1 microampere. Facendo collidere questo fascio su un opportuno bersaglio, all'uscita si possono avere altre particelle o radiazioni invece degli elettroni; comunemente si generano dei raggi gamma o dei raggi X. Il primo b. fu costruito nel 1940, nell'università dell'Illinois (Stati Uniti), su progetto di D.W. Kerst, e produceva elettroni accelerati a 2 + 3 MeV; successivamente ne furono costruiti di più potenti, fino ad accelerazioni di 300 MeV come quello realizzato sempre nella stessa università dell'Illinois. Oggi il b., pur essendo rimasto uno strumento di ricerca, è entrato anche nell'industria come uno strumento di indagine e controllo, e nella terapia medica. Nell'industria la principale applicazione del b. si ha come generatore di raggi X ad alta intensità, per indagini sui materiali. La radiografia con raggi X generati da queste macchine, di dimensioni più o meno elevate (ne esistono anche modelli trasportabili), viene impiegata ad esempio per il controllo delle saldature di pezzi metallici importanti. In medicina le radiazioni generate dai b. vengono impiegate sia per radiografie sia per particolari terapie.