Циклотрон
Циклотронът е вид ускорител на частици, изобретен от Ърнест Лоурънс от Калифорнийския университет в Бъркли през 1930 г. Той ускорява заредени частици, като ги върти в кръг. Първите циклотрони са били с размерите на ръка. Някои съвременни циклотронни ускорители използват кръг, широк колкото град.
Циклотроните използват перпендикулярно магнитно поле за огъване на електрони и частици по полукръгла траектория чрез приложено електрическо поле. Приложеното електрическо поле ускорява електроните между електродите "D" (наричани още "dees") на областта на магнитното поле.
Ускоряващото електрическо поле се обръща точно в момента, в който електроните завършват своята полукръгова обиколка, така че да ги ускори през пролуката. С по-висока скорост те се движат в по-голям полукръг. След като повторят този процес няколко пъти, те излизат от изходния отвор с висока скорост.
Модерен циклотрон за лъчетерапия
Честота на циклотрона
Движещ се заряд в циклотрон ще се движи по кръгова траектория под въздействието на постоянно магнитно поле. Ако се изчисли времето за завършване на една обиколка:
T = π 2r v = π2 m v q B v = π2 m q B {\displaystyle T={\frac {2\pi r}{v}}={\frac {2\pi mv}{qBv}}={\frac {2\pi m}{qB}}}
.
Установено е, че периодът не зависи от радиуса. Следователно, ако се приложи квадратна вълна с ъглова честота qB/m, зарядът ще се върти спираловидно навън, увеличавайки скоростта си.
Когато между двете страни на магнитните полюси се подаде квадратна вълна с ъглова честота ω=qB/m, зарядът отново ще бъде подсилен в точното време, за да се ускори през пролуката. По този начин постоянната циклотронна честота може да продължи да ускорява заряда (стига той да не е релативистки).
Въпроси и отговори
В: Какво представлява циклотронът?
О: Циклотронът е вид ускорител на частици, който ускорява заредени частици, като ги върти в кръг.
В: Кой е изобретил циклотрона?
О: Ърнест Лоурънс от Калифорнийския университет в Бъркли изобретява циклотрона през 1930 г.
В: Как работи циклотронът?
О: Циклотроните използват перпендикулярно магнитно поле за огъване на електрони и частици по полукръгла траектория чрез приложено електрическо поле. Приложеното електрическо поле ускорява електроните между електродите "D" (наричани още "dees") на областта на магнитното поле. Ускоряващото електрическо поле се обръща точно в момента, в който електроните завършват своя полукръг, така че да ги ускори през празнината. С по-висока скорост те се движат в по-голям полукръг. След като повторят този процес няколко пъти, те излизат от изходния отвор с висока скорост.
Въпрос: Какъв е размерът на ранните циклотрони?
О: Ранните циклотрони са били с размерите на ръка.
В: Колко големи са съвременните кръгови ускорители?
О: Някои съвременни кръгови ускорители използват кръг, широк колкото град.
В: Какъв вид поле се използва в циклотроните?
О: Циклотроните използват перпендикулярно магнитно поле за огъване на електрони и частици по полукръгла траектория чрез приложено електрическо поле.
В: Как се ускоряват електроните в циклотрона?
О: Електроните се ускоряват между електродите "D" (наричани още "dees") в областта на магнитното поле чрез приложено електрическо поле.
