साइक्लोट्रॉन का बुनियादी निर्माण क्या है
साइक्लोट्रॉन के मूल कार्य सिद्धांत को समझने से पहले एक गतिशील आवेशित कण पर चुंबकीय क्षेत्र में लगने वाला बल और चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण की गति को समझना आवश्यक है।
चुंबकीय क्षेत्र में गतिशील आवेशित कण पर बल
जब एक विद्युत धारा वहन करने वाला प्रवाहक L मीटर लंबाई का और I एम्पियर धारा वहन करने वाला, जो चुंबकीय क्षेत्र B वेबर/मीटर वर्ग के लंबवत रखा जाता है, तो प्रवाहक पर कार्यरत बल, या चुंबकीय बल, निम्न होगा
अब, मान लीजिए कि प्रवाहक में N संख्या में स्वतंत्र इलेक्ट्रॉन हैं, जो L मीटर लंबाई में I एम्पियर धारा वहन करते हैं।
जहाँ, e एक इलेक्ट्रॉन का विद्युत आवेश है और यह 1.6 × 10-19 कूलॉम है।
अब समीकरण (1) और (2) से हम प्राप्त करते हैं
यहाँ, N संख्या में इलेक्ट्रॉन I एम्पियर धारा वहन करते हैं, और मान लीजिए कि वे t समय में L मीटर यात्रा करते हैं, इसलिए ड्रिफ्ट वेग इलेक्ट्रॉनों का होगा
समीकरण (3) और (4) से, हम प्राप्त करते हैं
यह N संख्या में इलेक्ट्रॉनों पर चुंबकीय क्षेत्र में कार्यरत बल है, इसलिए उस चुंबकीय क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन पर बल होगा
चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण की गति
जब एक आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है, तो दो अत्यधिक स्थितियाँ होती हैं। कण या तो चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में गति करता है या इसके लंबवत गति करता है।
जब कण चुंबकीय क्षेत्र की दिशा के अक्ष के साथ गति करता है, तो उस पर कार्यरत चुंबकीय बल,
इसलिए कण पर कोई बल नहीं कार्य करता, इसलिए कण की वेग में कोई परिवर्तन नहीं होता और इसलिए यह स्थिर गति के साथ सीधी रेखा में गति करता है।
अब यदि आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत गति करता है, तो कण की गति में कोई परिवर्तन नहीं होता। यह इसलिए है क्योंकि कण पर कार्यरत बल कण की गति के लंबवत होता है, इसलिए बल कण पर कोई कार्य नहीं करता, इसलिए कण की गति में कोई परिवर्तन नहीं होता।
लेकिन यह बल कण की गति के लंबवत कार्य करता है और कण की गति की दिशा लगातार बदलती रहती है। इस परिणामस्वरूप कण एक नियत त्रिज्या और नियत गति के साथ वृत्ताकार पथ पर गति करता है।
यदि वृत्ताकार गति की त्रिज्या R मीटर है, तो
अब,
इसलिए गति की त्रिज्या गति पर निर्भर करती है।
कोणीय गति और समय अवधि नियत हैं।
साइक्लोट्रॉन के मूल सिद्धांत
चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण की गति की यह अवधारणा साइक्लोट्रॉन नामक उपकरण में सफलतापूर्वक लागू की गई थी। अवधारणात्मक रूप से यह उपकरण बहुत सरल है, लेकिन यह इंजीनियरिंग, भौतिकी और चिकित्सा के क्षेत्र में बहुत उपयोगी है। यह आवेशित कणों को तेज करने वाला उपकरण है। चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत आवेशित कण की गति केवल साइक्लोट्रॉन नामक उपकरण में लागू की जाती है।
साइक्लोट्रॉन का निर्माण
यह उपकरण मूल रूप से तीन मुख्य निर्माण भागों से बना होता है
दो चुंबकीय विपरीत ध्रुवों के बीच एकसमान चुंबकीय क्षेत्र बनाने वाला बड़ा विद्युतचुंबक।
उच्च चालकता वाले धातुओं से बने दो कम ऊंचाई के खोखले आधा सिलेंडर। ये साइक्लोट्रॉन के घटक डीज कहलाते हैं।
एक उच्च आवृत्ति वाला वैकल्पिक उच्च वोल्टेज स्रोत।
निर्माण विवरण
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