Betatron

Das Betatron, auch Elektronenschleuder genannt, ist ein für elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen oder Positronen geeigneter Kreisbeschleuniger und eine frühe Bauform eines Elektronenbeschleunigers. Es wurde zur Strahlentherapie und zur Durchstrahlungsprüfung eingesetzt, jedoch in Folge durch die besser regelbaren Elektronen-Linearbeschleuniger verdrängt.

Das Betatron ähnelt dem Zyklotron, da die beschleunigten Teilchen durch ein Magnetfeld auf einer Bahn gehalten werden, die bei nicht relativistischer Energie spiralförmig ist, im relativistischen Bereich näherungsweise kreisförmig. Es besitzt jedoch keine Beschleunigungselektroden; stattdessen ist das Magnetfeld zeitlich veränderlich. Nach dem Induktionsgesetz erzeugt eine zeitliche Änderung des magnetischen Flusses ein ringförmiges elektrisches Feld. Mit diesem werden die Elektronen beschleunigt. Der ringförmige Elektronenstrahl stellt die Sekundärspule eines Transformators dar. Die Energiegrenze des Betatrons liegt bei etwa 200 MeV, die Elektronen sind dann hoch relativistisch und haben nahezu Lichtgeschwindigkeit.

Die freien Elektronen zur Beschleunigung stammen aus einer Glühkathode, nicht etwa aus einem radioaktiven Präparat. Das Betatron hat mit Betazerfall nichts zu tun, sondern wurde wegen der Ähnlichkeit des beschleunigten Strahls mit Betastrahlung so benannt.

Das erste funktionsfähige Betatron wurde 1935 von Max Steenbeck im Forschungslabor der Siemens-Schuckertwerke Berlin entwickelt und zum Patent angemeldet^[1] jedoch wegen anderer Schwerpunktsetzungen nicht weiterverfolgt.^{[2][3][4][5][6]} 1940 wurde von Donald William Kerst an der University of Illinois ein Betatron gebaut und durch General Electric zum Patent angemeldet.^[7] Kerst bezog sich in seiner Veröffentlichung im Physical Review^[8] ausdrücklich auf Rolf Wideröe, der die Idee zum Betatron bereits in den 1920er Jahren gehabt hatte^[9] und nannte aber Steenbecks Arbeit nur in seinem Patent.

1942 begann Konrad Gund bei Siemens-Reiniger in Erlangen mit der Entwicklung des ersten in Deutschland industriell produzierten 6 MeV-Betatrons (s.Abbildung). Es wurde nach dem Krieg 1946 in Göttingen in der Krebstherapie und der Grundlagenphysik eingesetzt.^[10] 1943/44 baute Wideröe sein 15 MeV-Betatron, getarnt in einer Hamburger Fabrik. Unter Bombengefahr wechselte er in eine dörfliche Molkerei (Wrist / Holstein), wo die Versuche auch unter britischer Besatzung verdeckt weiterliefen. 1946 kam der Apparat nach Großbritannien.

• Hanno Krieger: Strahlungsquellen für Technik und Medizin – Teubner Verlag 2005 – ISBN 3-8351-0019-X

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1. ↑ Patent DE698867C: Vorrichtung zur Erzeugung von Elektronen hoher Energie durch das elektrische Wirbelfeld eines sich zeitlich ändernden magnetischen Hauptfeldes. Angemeldet am 7. März 1935, veröffentlicht am 6. Dezember 1940, Anmelder: Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges., Erfinder: Max Steenbeck (US-Patent: US2103303A).‌
2. ↑ Pedro Waloschek: Rolf Wideröe über sich selbst: Leben und Werk eines Pioniers des Beschleunigerbaues und der Strahlentherapie. Vieweg+Teubner, 1994, ISBN 978-3-528-06586-7, S. 68–69
3. ↑ Wolfgang U. Eckart: 100 Jahre organisierte Krebsforschung. Georg Thieme Verlag, 2000, ISBN 978-3-13-105661-0, S. 140
4. ↑ Harry Friedmann: Einführung in die Kernphysik Wiley-VCH Verlag, 2014, ISBN 978-3-527-41248-8, S. 357
5. ↑ Walter Kaiser: Vom Atom zur Kernenergie. VDE, abgerufen am 3. Januar 2026. 
6. ↑ Sergei S. Molokov,R. Moreau,H. Keith Moffatt: Magnetohydrodynamics: Historical Evolution and Trends. Springer, 2007, ISBN 978-1-84127-172-9, S. 56
7. ↑ Patent US2297305A: Magnetic induction accelerator. Angemeldet am 13. November 1940, veröffentlicht am 29. September 1942, Anmelder: General Electric Company, Erfinder: Donald W. Kerst.‌
8. ↑ D. W. Kerst: The Acceleration of Electrons by Magnetic Induction. In: Physical Review. Band 60, Nr. 1, 1. Juli 1941, S. 47–53, doi:10.1103/PhysRev.60.47 (englisch). 
9. ↑ Rolf Wideröe: Über ein neues Prinzip zur Herstellung hoher Spannungen. In: Archiv für Elektrotechnik. Band 21, 1928, S. 386–406.  Online Archiv Für Elektrotechnik Vol 21. Abgerufen am 4. Januar 2026. 
10. ↑ H. Kopfermann: Konrad Gund zum Gedächtnis. In: Physikalische Blätter. Band 9, Nr. 9, 1993, S. 416 f., doi:10.1002/phbl.19530090904.