Der Aufbau der LINAC`s zur Beschleunigung von Ionen ähnelt sehr dem für Elektronen. Die technischen Merkmale und speziellen Eigenschaften solcher Beschleuniger sollen im Folgenden besprochen werden. Zunächst wird der Protonen-LINAC betrachtet.

Ein Protonen-LINAC besteht aus einer Ionenquelle, einem Vorbeschleuniger und einem Hochfrequenzbeschleuniger. Die in der Ionenquelle erzeugten Protonen werden mit Hilfe von Gleichspannung vorbeschleunigt. Im Allgemeinen werden die Protonen hierbei auf Energien zwischen 450 keV und 750 keV beschleunigt. Anschließend werden sie mit Hilfe von Driftröhren  weiterbeschleunigt und erreichen so eine Energie von 200 MeV (ca. 56% der Lichtgeschwindigkeit ).

Wie Elektronen-LINACs arbeiten auch Protonen-LINACs im Pulsbetrieb. Die Fokussierung des Protonenstrahls erfolgt durch Quadrupolmagnete . Protonen-LINAC`s werden meist als Injektoren in große Protonen- Keisbeschleuniger eingesetzt. Dort können Protonen bis auf eine Gesamtenergie von 1000 GeV beschleunigt werden. Mit Protonen- LINAC`s können solche Energien nicht erreicht werden, denn sie müssten hierfür eine Länge von über 500 km besitzen.

Ein Protonen-LINAC kann zur Erzeugung von Neutronen eingesetzt werden. Protonen werden auf ein Target, bestehend aus neutronenreichen Elementen (z.B. Blei, Uran), geschossen. Beim Auftreffen der Protonen auf die schweren Targetatomkerne "zerplatzen" diese. Dabei werden viele Neutronen freigesetzt, die für weitere Experimente

verwendet werden können. Dieses Verfahren nennt man Spallation. Verwendet man einen gepulsten Protonen-LINAC, so erhält man eine entsprechend gepulste und damit "regelbare" Neutronenquelle. Dies ist ein Vorteil gegenüber Kernreaktoren, die üblicherweise als Neutronenquelle verwendet werden.

Antiprotonen-LINAC

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Der Antiprotonen-LINAC besteht - ähnlich dem Positronen-LINAC - aus zwei LINAC`s. Zu erst werden Protonen auf einen Konverter (z.B. Beryllium) geschossen. Die dabei entstehenden Antiprotonen werden dann mit

einem "umgekehrt gepolten" Protonen-LINAC weiterbeschleunigt, die Protonen hingegen abgebremst. Am Ende des LINAC`s sind nur noch Antiprotonen vorhanden.

Schwerionen-LINAC

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Der Schwerionen-LINAC unterscheidet sich, bis auf die Beschleunigungs- elemente, nicht wesentlich von einem Protonen-LINAC.  Da Schwerionen ein Vielfaches der Protonenmasse besitzen, werden sie - bei sonst gleichen Bedingungen - weniger stark beschleunigt wie die Protonen. Nach einer Vorbe- schleunigung mittels Gleichspannung werden die Ionen zunächst mit Hilfe von speziell angeordneten Driftröhren weiterbeschleunigt. Zur Variation der Geschwindigkeit werden am Ende des Beschleunigers mehrere einzellige Beschleunigungs- strecken verwendet.

Die Beschleunigung der Ionen ist umso größer, je mehr Elektronen der Atomhülle des Ions entrissen wurden. Man baut daher an verschiedenen Stellen der Beschleunigungsstrecke dünne Kohlenstofffolien oder einen querenden Gas-Strahl ein. Bei Stößen mit diesen Hindernissen werden weitere Elektronen aus der Atomhülle der Ionen entfernt. Ihre positive Ladung wird dadurch größer und damit auch die beschleunigende Kraft durch die elektrischen Felder . Mit Hilfe von Schwerionen-LINAC`s lassen sich selbst schwerste Ionen auf Energien von 20 MeV pro Nukleon beschleunigen.

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