Ինչ է ցիկլոտրոնի հիմնական կառուցվածքը
Նախ կարևոր է հասկանալ դիմագծային աշխատանքի հիմնական սկզբունքը, այնպես որ հասկանանք շարժվող լիցքավորված մասնիկի ուժը մագնիսական դաշտում և նաև լիցքավորված մասնիկի շարժումը մագնիսական դաշտում։
Շարժվող լիցքավորված մասնիկի ուժը մագնիսական դաշտում
Եթե հոսանքի փոխանցող հաղորդիչը դիմագծային է դնվում մագնիսական դաշտում, ապա հաղորդիչի վրա ազդող ուժը կլինի
Այժմ ենթադրենք, որ հաղորդիչում կա N քանակությամբ ազատ էլեկտրոններ, որոնք շարժվում են L մետրի երկարությամբ հաղորդիչում և ստեղծում են I ամպեր հոսանք։
Որտեղ e-ն էլեկտրոնի էլեկտրական լիցքն է և հավասար է 1.6 × 10-19 կուլոն:
Հավասարումներ (1) և (2)-ից ստանում ենք
Այստեղ N քանակությամբ էլեկտրոնները ստեղծում են I ամպեր հոսանք, և ենթադրենք, որ նրանք շարժվում են L մետրի երկարությամբ t ժամանակում, ապա էլեկտրոնների դիֆուզիոն արագությունը կլինի
Հավասարումներ (3) և (4)-ից ստանում ենք
Սա ուժն է, որը ազդում է N քանակությամբ էլեկտրոնների վրա մագնիսական դաշտում, հետևաբար մեկ էլեկտրոնի վրա ազդող ուժը կլինի
Լիցքավորված մասնիկի շարժումը մագնիսական դաշտում
Երբ լիցքավորված մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտում, կարող են լինել երկու հնարավոր դեպքեր: Մասնիկը կարող է շարժվել մագնիսական դաշտի ուղղությամբ կամ ուղղահայաց դաշտի ուղղությանը:
Եթե մասնիկը շարժվում է մագնիսական դաշտի ուղղությամբ, ապա դրա վրա ազդող ուժը կլինի
Հետևաբար մասնիկի վրա ոչ մի ուժ չի ազդել, հետևաբար դրա արագությունը չի փոխվի և այն կշարժվի հաստատուն արագությամբ ուղիղ գծով:
Այժմ եթե լիցքավորված մասնիկը շարժվում է ուղղահայաց մագնիսական դաշտի ուղղությանը, ապա դրա արագությունը չի փոխվի: Դա բացատրվում է այն փաստով, որ ազդող ուժը ուղղահայաց է մասնիկի շարժման ուղղությանը, հետևաբար ուժը չի կատարել աշխատանք մասնիկի վրա, և դրա արագությունը չի փոխվի:
Բայց այս ուժը շարունակ կփոխի մասնիկի շարժման ուղղությունը: Արդյունքում մասնիկը կշարժվի շրջանային ուղի հաստատուն շառավիղով և հաստատուն արագությամբ դաշտում:
Եթե շրջանային շարժման շառավիղը R մետր է, ապա
Այժմ,
Հետևաբար շարժման շառավիղը կախված է շարժման արագությունից:
Անկյունային արագությունը և պարբերությունը հաստատուն են:
Cyclotron-ի հիմնական սկզբունքը
Լիցքավորված մասնիկի շարժումը մագնիսական դաշտում հաջողությամբ կիրառվել է cyclotron անվան սարքում: Սա սարքավորումը գաղափարայինորեն շատ պարզ է, բայց ունի հսկայական կիրառություններ ճարտարագիտության, ֆիզիկայի և բժշկության ոլորտում: Սա լիցքավորված մասնիկների արագացման սարք է: Լիցքավորված մասնիկի շարժումը ուղղահայաց մագնիսական դաշտում կիրառվում է կառուցված cyclotron սարքում:
Cyclotron-ի կառուցվածքը
Այս սարքը ունի երեք հիմնական կառուցվածքային մասեր
Մեծ չափերով էլեկտրոմագնիս, որը ստեղծում է հավասարաչափ մագնիսական դաշտ իր երկու դիմագծային դիմադրված մագնիսական բոլորի միջև:
Երկու ցածր բարձրության դատարկ կիսագլաններ, որոնք պատրաստված են բարձր հաղորդակարգի մետաղներից: Այս կապույտները cyclotron-ում կոչվում են Dees:
Բարձր հաճախականությամբ ալտերնացող բարձր լարվածության աղբյուր:
Կառուցվածքային մանրամասները
Dees-ը դիմադրված են էլեկտրոմագնիսի բոլորների միջև: Dees-ը դրված են այնպես, որ ուղիղ կողմը կլինի դիմադրված փոքր բացությամբ: Այսպիսով էլեկտրոմագնիսի մագնիսական հոսքը կհատի Dees-ը ճիշտ ուղղահայաց: Այժմ այս երկու Dees-ը կապված են ալտերնացող լարվածության աղբյուրի երկու հարթություններին, այնպես որ եթե մեկ Dees-ը դրական լարվածության է, ապա մյուսը կլինի ճիշտ հակառակ բացասական լարվածության նույն ժամանակը: Որպեսզի լիցքավորված մասնիկը նետվի մի կետից, որը մոտ է մեկ Dees-ի կենտրոնին որոշակի արագությամբ V1: Քանի որ մասնիկի շարժումը ուղղահայաց է արտաքին կիրառված մագնիսական դաշտին, արագությունը չի փոխվի, բայց լիցքավորված մասնիկը կհետևի շրջանային ուղին շառավիղով
Որտեղ m գրամ է մասնիկի զանգվածը, q կուլոն է նետված մասնիկի լիցքը, իսկ B Վեբեր/մետր2 է արտաքին կիրառված ուղղահայաց մագնիսական դաշտի հոսքի խտությունը:
_TRAVELLING π ռադիաններ կամ 180o շառավիղ R
