Ciklotron
A ciklotron egyfajta részecskegyorsító, amelyet Ernest Lawrence, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem munkatársa talált fel 1930-ban. A töltött részecskéket úgy gyorsítja fel, hogy körbeforgatja őket. Az első ciklotronok tenyérnyi méretűek voltak. Néhány modern körgyorsító olyan széles kört használ, mint egy város.
A ciklotronok merőleges mágneses teret használnak arra, hogy az elektronokat és részecskéket félköríves pályára hajlítsák egy alkalmazott elektromos tér segítségével. Az alkalmazott elektromos tér felgyorsítja az elektronokat a mágneses térben lévő "D" elektródák (más néven "dee"-ek) között.
A gyorsító elektromos tér éppen akkor fordul meg, amikor az elektronok befejezik félkörívüket, így a résen keresztül gyorsítja őket. A nagyobb sebességgel nagyobb félkörben mozognak. Miután ezt a folyamatot többször megismételték, nagy sebességgel lépnek ki a kilépőnyíláson.
Modern ciklotron sugárterápiához
Ciklotron frekvencia
Egy ciklotronban mozgó töltés állandó mágneses tér hatására körpályán mozog. Ha kiszámítjuk az egy körpálya megtételéhez szükséges időt:
T = π2 r v = π 2m v q B v = π 2m q B {\displaystyle T={\frac {2\pi r}{v}}={\frac {2\pi mv}{qBv}}={\frac {2\pi m}{qB}}}
.
Megállapítható, hogy a periódus független a sugártól. Ezért ha qB/m szögfrekvenciával négyszöghullámot alkalmazunk, a töltés spirálisan kifelé fog forogni, és sebessége nőni fog.
Ha a mágneses pólusok két oldala között ω=qB/m szögfrekvenciájú négyszöghullámot alkalmazunk, a töltés a megfelelő pillanatban ismét felerősödik, hogy a résen átgyorsuljon. Így az állandó ciklotronfrekvencia továbbra is gyorsíthatja a töltést (amíg az nem relativisztikus).
Kérdések és válaszok
K: Mi az a ciklotron?
V: A ciklotron egyfajta részecskegyorsító, amely a töltött részecskéket körkörös örvényléssel gyorsítja fel.
K: Ki találta fel a ciklotront?
V: Ernest Lawrence, a berkeley-i Kaliforniai Egyetem munkatársa találta fel a ciklotront 1930-ban.
K: Hogyan működik a ciklotron?
V: A ciklotronok merőleges mágneses mezőt használnak arra, hogy az elektronokat és részecskéket félköríves pályára hajlítsák egy alkalmazott elektromos tér segítségével. Az alkalmazott elektromos tér felgyorsítja az elektronokat a mágneses térben lévő "D" elektródák (más néven "deek") között. A gyorsító elektromos tér éppen akkor fordul meg, amikor az elektronok befejezik félkörívüket, így a résen keresztül gyorsítja őket. A nagyobb sebességgel nagyobb félkörben mozognak. Miután ezt a folyamatot többször megismételték, nagy sebességgel lépnek ki a kilépőnyíláson.
K: Milyen méretűek voltak a korai ciklotronok?
V: A korai ciklotronok tenyérnyi méretűek voltak.
K: Mekkorák a modern körkörös gyorsítók?
V: Néhány modern körgyorsító olyan széles kört használ, mint egy város.
K: Milyen mezőt használnak a ciklotronokban?
V: A ciklotronok merőleges mágneses mezőt használnak, hogy az elektronokat és részecskéket egy alkalmazott elektromos tér segítségével félkör alakú pályára hajlítsák.
K: Hogyan gyorsítják fel az elektronokat a ciklotronban?
V: Az elektronokat a mágneses térben lévő "D" elektródák (más néven "deek") között gyorsítják fel egy alkalmazott elektromos térrel.
