Siklotronun əsas quruluşu nədir?
Ciklotronun əsas iş prinsipini anlamaqdan əvvəl, hərəkət edən zərürətli parçacığın maqnit sahəsində təsiri və həmçinin maqnit sahəsində zərürətli parçacığın hərəkəti anlaşılmalıdır.
Maqnit sahəsində hərəkət edən zərürətli parçacığa təsir
Dəyişən akım keçirən iletici L metre uzunluğunda və I amper akımı ilə maqnit induksiyası B Veb/m² olan maqnit sahəyə perpendikulyar yerləşdirildikdə, ileticiyə təsir edən maqnit kuvveti olardı
İndi, ileticidə L metre uzunluğunda N sayda serbest elektron olduğunu və bu elektronların I amper akımı yaratdığını nəzərə alaq.
Burada, e bir elektronun elektrik zərürəti və 1.6 × 10-19 kulon olur.
(1) və (2) tənliklərdən istifadə edərək alırıq
Burada, N sayda elektron I amper akımı yaratır və onların L metr məsafəni t vaxt ərzində gedib gəldiyini nəzərə alsaq, drift sürəti olardı
(3) və (4) tənliklərdən istifadə edərək alırıq
Bu, maqnit sahədə N sayda elektronun üstündə təsir edən kuvvettir, beləliklə, maqnit sahədə tək bir elektronun üstündə təsir edə bilər
Maqnit sahəsində zərürətli parçacığın hərəkəti
Zərürətli parçacık maqnit sahəsində hərəkət etdikdə, iki ekstremal vəziyyət ola bilər. Parçacık ya maqnit sahənin istiqamətinə, ya da ona perpendikulyar hərəkət edə bilər.
Parçacık maqnit sahənin istiqamətinə hərəkət etdikdə, ona təsir edən maqnit kuvveti,
Beləliklə, parçacığın üzərinə heç bir kuvvet təsir etmir, buna görə də parçacığın sürəti dəyişmir və sabit sürətlə düz xətt ilə hərəkət edir.
İndi, əgər zərürətli parçacık maqnit sahəyə perpendikulyar hərəkət edərsə, parçacığın sürəti dəyişmir. Bu, parçacığın hərəkətinə perpendikulyar olan kuvvetin parçacığın üzərinə təsir etdiyinə görə, kuvvet parçacığın üzərinə iş etmir və beləliklə parçacığın sürəti dəyişmir.
Lakin bu kuvvet parçacığın hərəkətinə perpendikulyar olaraq təsir edir və parçacığın hərəkət istiqaməti davamlı dəyişir. Beləliklə, parçabik sabit radius və sabit sürətlə dairəvi hərəkət edir.
Eğer dairəvi hərəkətin radiusu R metrdirsə
İndi,
Beləliklə, hərəkətin radiusu hərəkətin sürətinə asılıdır.
Bucaq sürəti və period sabitdir.
Ciklotronun əsas prinsipi
Zərürətli parçacığın maqnit sahəsində hərəkəti kavmi ciklotron adlı aparatta müvəffəqiyyətlə tətbiq edilmişdir. Konseptual olaraq bu qurğu çox sadədir, lakin inkişaf, fizika və tibb sahələrində geniş istifadə edilir. Bu, zərürətli parçacığı tezleştirmək üçün aparattır. Zərürətli parçacığın perpendikulyar maqnit sahədə hərəkəti yalnız ciklotron adlı aparatta tətbiq olunur.
Ciklotronun qurulması
Bu qurğunun əsasən üç əsas hissəsi var
Müxtəlif maqnit polalar arasındakı maqnit sahəni yaratmaq üçün böyük ölçülü elektromaqnit.
Yüksek iletkenlikli metaldan hazırlanmış iki yüksüklükli boş yarı silindir. Bu komponentlər ciklotronun "Dees" adlanır.
Yüksek dərəcəli dəyişən yüksək gerilim manbaası.
Qurulma detalları
Dees elektromaqnit polalar arasında yüz-yüz yerləşdirilir. Dees kiçik boşluq ilə bir-birinə qarşı yerləşdirilir. Elektromaqnitin maqnit fluxu dees-i tamamilə perpendikulyar kəsir. İndi, bu iki Dee dəyişən gerilim manbasının iki terminalına bağlanır, bir Dee pozitiv potensialda olduğunda, digəri eyni zamanda tamamilə ziddi negativ potensialdadır. Manba dəyişən olduğu üçün Dees-in potensialları manbanın dərəcəsinə uyğun olaraq dəyişir. İndi, əgər bir Dee-nin mərkəzindən yaxın bir nöqtədən V1 sürəti ilə zərürətli parçacığın atılması təklif olunsun. Parçacığın hərəkəti hazırkı maqnit sahəyə perpendikulyar olduğu üçün, sürətin dəyişməsi olmayacaq, lakin zərürətli parçacık radyusu olan dairəvi yol izləyəcəkdir
Burada, m gram parçacığın küləyi və q kulon parçacığın zərürətidir, B Veb/metrekvadrat2 dışarıdan tətbiq olunan perpendikulyar maqnit sahəsinin induksiyasıdır.
π radian və ya 180o ilə R
