Syklotroni
Syklotroni on eräänlainen hiukkaskiihdytin, jonka keksi Ernest Lawrence Kalifornian yliopistosta Berkeleystä vuonna 1930. Se kiihdyttää varattuja hiukkasia pyörittämällä niitä ympyrässä. Ensimmäiset syklotronit olivat kämmenen kokoisia. Joissakin nykyaikaisissa ympyräkiihdyttimissä käytetään kaupungin levyistä ympyrää.
Syklotronit käyttävät kohtisuoraa magneettikenttää taivuttaakseen elektroneja ja hiukkasia puoliympyrän muotoiselle radalle sähkökentän avulla. Sovellettu sähkökenttä kiihdyttää elektroneja magneettikenttäalueen D-elektrodien (joita kutsutaan myös "deeiksi") välillä.
Kiihdyttävä sähkökenttä kääntyy juuri silloin, kun elektronit tekevät puolikierroksensa loppuun, ja kiihdyttää ne raon yli. Suuremmalla nopeudella ne liikkuvat suuremmalla puoliympyrällä. Kun tämä prosessi on toistettu useita kertoja, ne tulevat ulos ulostuloaukosta suurella nopeudella.
Nykyaikainen syklotroni sädehoitoa varten
Syklotronin taajuus
Syklotronissa liikkuva varaus liikkuu ympyränmuotoista rataa vakiomagneettikentän vaikutuksesta. Jos lasketaan aika yhden kiertoradan suorittamiseen:
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}}}
.
Todetaan, että jakso on riippumaton säteestä. Jos siis neliöaaltoa käytetään kulmataajuudella qB/m, varaus kiertyy ulospäin ja nopeutuu.
Kun magneettinapojen kahden puolen väliin kytketään neliöaalto, jonka kulmataajuus on ω=qB/m, varaus kiihdytetään uudelleen juuri oikeaan aikaan, jolloin se kiihtyy raon yli. Näin vakio syklotronitaajuus voi edelleen kiihdyttää varausta (niin kauan kuin se ei ole relativistinen).
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on syklotroni?
A: Syklotroni on eräänlainen hiukkaskiihdytin, joka kiihdyttää varattuja hiukkasia pyörittämällä niitä ympyrässä.
K: Kuka keksi syklotronin?
V: Ernest Lawrence Kalifornian yliopistosta Berkeleystä keksi syklotronin vuonna 1930.
K: Miten syklotroni toimii?
V: Syklotronit käyttävät kohtisuoraa magneettikenttää taivuttaakseen elektroneja ja hiukkasia puoliympyrän muotoiselle radalle sähkökentän avulla. Sähkökenttä kiihdyttää elektroneja magneettikenttäalueen D-elektrodien (joita kutsutaan myös "deeiksi") välillä. Kiihdyttävä sähkökenttä kääntyy juuri silloin, kun elektronit päättävät puoliympyränsä, niin että se kiihdyttää ne raon yli. Suuremmalla nopeudella ne liikkuvat suuremmalla puoliympyrällä. Kun tämä prosessi on toistettu useita kertoja, ne tulevat ulos ulostuloaukosta suurella nopeudella.
K: Mikä on varhaisten syklotronien koko?
V: Varhaiset syklotronit olivat kämmenen kokoisia.
K: Kuinka suuria ovat nykyaikaiset ympyräkiihdyttimet?
V: Joissakin nykyaikaisissa ympyräkiihdyttimissä käytetään kaupungin levyistä ympyrää.
K: Millaista kenttää syklotroneissa käytetään?
V: Syklotronit käyttävät kohtisuoraa magneettikenttää taivuttaakseen elektroneja ja hiukkasia puoliympyrän muotoiselle radalle sähkökentän avulla.
K: Miten elektroneja kiihdytetään syklotronissa?
V: Elektronit kiihdytetään magneettikenttäalueen "D"-elektrodien (joita kutsutaan myös "dees"-elektrodeiksi) välissä sähkökentän avulla.
