Ciklotron
Ciklotron je vrsta pospeševalnika delcev, ki ga je leta 1930 izumil Ernest Lawrence s Kalifornijske univerze v Berkeleyju. Pospešuje nabite delce tako, da jih vrtinči v krogu. Prvi ciklotroni so bili veliki kot dlan. Nekateri sodobni krožni pospeševalniki uporabljajo krog, ki je širok kot mesto.
Ciklotroni uporabljajo pravokotno magnetno polje za upogibanje elektronov in delcev na polkrožno pot s pomočjo električnega polja. Električno polje pospešuje elektrone med elektrodami "D" (imenovanimi tudi "dees") na območju magnetnega polja.
Pospeševalno električno polje se obrne ravno v trenutku, ko elektroni zaključijo svoj polkrog, tako da jih pospeši čez vrzel. Z večjo hitrostjo se gibljejo v večjem polkrogu. Ko se ta postopek večkrat ponovi, pridejo iz izhodne odprtine z veliko hitrostjo.
Sodoben ciklotron za radioterapijo
Ciklotronska frekvenca
Gibajoči se naboj v ciklotronu se bo pod vplivom konstantnega magnetnega polja gibal po krožni poti. Če izračunamo čas, potreben za dokončanje enega kroženja:
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}}}
.
Ugotovljeno je bilo, da je perioda neodvisna od polmera. Če torej uporabimo kvadratni val s kotno frekvenco qB/m, se bo naboj spiralasto gibal navzven in se pri tem povečeval.
Ko med obema stranema magnetnih polov pošljemo kvadratni val s kotno frekvenco ω=qB/m, se naboj ob pravem času ponovno poveča, da se pospeši čez vrzel. Tako lahko konstantna ciklotronska frekvenca še naprej pospešuje naboj (dokler ni relativističen).
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je ciklotron?
O: Ciklotron je vrsta pospeševalnika delcev, ki pospešuje nabite delce z vrtenjem v krogu.
V: Kdo je izumil ciklotron?
O: Ciklotron je leta 1930 izumil Ernest Lawrence s Kalifornijske univerze v Berkeleyju.
V: Kako deluje ciklotron?
O: Ciklotroni uporabljajo pravokotno magnetno polje, da elektrone in delce s pomočjo električnega polja upognejo v polkrožno pot. Električno polje pospeši elektrone med elektrodami "D" (imenovanimi tudi "dees") na območju magnetnega polja. Pospeševalno električno polje se obrne ravno takrat, ko elektroni končajo svoj polkrožni krog, tako da jih pospeši čez vrzel. Z večjo hitrostjo se gibljejo v večjem polkrogu. Ko se ta postopek večkrat ponovi, z veliko hitrostjo pridejo iz izhodne odprtine.
V: Kakšna je velikost prvih ciklotronov?
O: Prvi ciklotroni so bili veliki kot roka.
V: Kako veliki so sodobni krožni pospeševalniki?
O: Nekateri sodobni krožni pospeševalniki uporabljajo krog, ki je širok kot mesto.
V: Kakšno polje se uporablja v ciklotronih?
O: Ciklotroni uporabljajo pravokotno magnetno polje, da elektrone in delce s pomočjo električnega polja upognejo v polkrožno pot.
V: Kako se elektroni pospešujejo v ciklotronu?
O: Elektroni se pospešujejo med elektrodami "D" (imenovanimi tudi "dees") na območju magnetnega polja z električnim poljem.
