Wat is die basiese konstruksie van 'n siklotroon?
Voordat jy die basiese werkprinsipe van 'n siklotroon kan verstaan, is dit nodig om die krag op 'n bewegende gelade deeltjie in 'n magnetiese veld te begryp, asook die beweging van die gelade deeltjie in die magnetiese veld.
Krag op 'n Bewegende Gelade Deeltjie in 'n Magnetiese Veld
Wanneer 'n stroomdraende geleier van lengte L meter met 'n stroom I ampere loodreg in 'n magnetiese veld van fluxdichtheid B Weber per vierkante meter geplaas word, dan sal die krag, eerder gesê die magnetiese krag, wat op die geleier werk, wees
Laat ons nou aanvaar dat daar 'n totale N aantal mobilistiese vry elektrone in die geleier lê in lengte L meter wat die stroom I ampere veroorsaak.
Waar e die elektriese laai van een elektron is en dit is 1.6 × 10-19 coulomb.
Nou van vergelyking (1) en (2) kry ons
Hier, N aantal elektrone wat stroom I ampere veroorsaak, en laat ons aanvaar dat hulle lengte L meter in tyd t reis, dus die drifvelositeit van die elektrone sou wees
Van vergelyking (3) en (4), kry ons
Dit is die krag wat op N aantal elektrone in die magnetiese veld werk, dus die krag op 'n enkele elektron in daardie magnetiese veld kan wees
Beweging van 'n Gelade Deeltjie in 'n Magnetiese Veld
Wanneer 'n gelade deeltjie in 'n magnetiese veld beweeg, is daar twee uiterste toestande. Die deeltjie beweeg óf in die rigting van die magnetiese veld óf dit beweeg loodreg op die magnetiese veld.
Wanneer die deeltjie langs die as van die rigting van die magnetiese veld beweeg, die magnetiese krag wat op dit werk,
Dus sal daar geen krag op die deeltjie werk nie, dus geen verandering in die snelheid van die deeltjie en dus beweeg dit in 'n reguit lyn met konstante spoed.
As die gelade deeltjie nou loodreg op die magnetiese veld beweeg, sal daar geen verandering in die spoed van die deeltjie wees. Dit is omdat die krag wat op die deeltjie werk, loodreg op die beweging van die deeltjie is, dus die krag sal geen werk op die deeltjie doen nie, so sal daar geen verandering in die spoed van die deeltjie wees nie.
Maar hierdie krag wat op die deeltjie werk, loodreg op sy beweging, en die rigting van die beweging van die deeltjie sal voortdurend verander. As gevolg daarvan sal die deeltjie in 'n sirkelvormige pad met 'n konstante radius en konstante spoed in die veld beweeg.
As die radius van die sirkelvormige beweging R meter is, dan
Nou,
Dus hang die radius van die beweging af van die spoed van die beweging.
Die hoeksnelheid en tydperk is konstant.
Basiese Prinsipe van 'n Siklotroon
Hierdie konsep van die beweging van 'n gelade deeltjie in 'n magnetiese veld is suksesvol toegepas in 'n toestel genaamd siklotroon. Konseptueel is hierdie toestel baie eenvoudig, maar dit het groot gebruik in die veld van ingenieurswese, fisika en medisyne. Dit is 'n toestel wat gelade deeltjies versnel. Die beweging van die gelade deeltjie onder loodreg magnetiese veld word enkel toegepas in die toestel genaamd siklotroon.
Opbou van 'n Siklotroon
Hierdie toestel het grondig drie hoof boudele
'n Groot elektromagneet om 'n eenvormige magnetiese veld tussen sy twee teenoorstaande magneetpoolte te skep.
Twee laag hoog holle half silinders gemaak van hoë geleidende metaal. Hierdie komponente van die siklotroon word Dees genoem.
'n Hoogfrekwensie-alternasierende hoë spanningsbron.
Boubesonderhede
Die Dees word aangebring teenoor mekaar tussen die elektromagnetiese poolte. Die Dees word so aangebring dat die reguit rand teenoor mekaar met 'n klein opening tussen hulle is. Ook sny die magneetvloei van die elektromagneet hierdie Dees presies loodreg. Nou word hierdie twee Dees verbonden met twee terminals van 'n alternasierende spanningsbron sodat as een Dees in positiewe potensiaal is, die ander in die presies teenoorstaande negatiewe potensiaal is, dieselfde tyd. Aangesien die bron alterneer, word die potensiale van die Dees volgens die frekwensie van die bron gewissel. As nou 'n gelade deeltjie vanaf 'n punt naby die middel van een Dees met sekere spoed V1 gegooi word. Aangesien die beweging van die deeltjie nou loodreg op die eksterne aangebringde magnetiese veld is, sal daar geen verandering in die spoed wees nie, maar die gelade deeltjie sal 'n sirkelvormige pad met radius volg
Waar m gram die massa en q coulomb die laai van die gegooide deeltjie is en B Weber/meter2 die fluxdichtheid van die eksterne aangebringde loodreghoekige magnetiese veld is.
Nadat π radian of 180o met radius R1 gereis is, kom die gelade deeltjie by die rand van die Dee. Die tydperk en frekwensie van die aangebringde
