Hvað er grunnbygging sýklótrons?
Áður en við skiljum grunnvirkni Cyclotron þarf að skilja áhrif á hreyfandi auðlýst partíkul í magnétiskevi og einnig hreyfingu auðlýstar partíkuls í magnétiskevi.
Áhrif á hreyfandi auðlýst partíkul í magnétiskevi
Þegar straumferðarkröfur leiðara með lengd L metrar og straumi I amper er staðsett lóðrétt í magnétiskevi með flæðistétt B Weber fyrir kvadratmetra, verður kraftur eða magnétiskur kraftur sem virkar á leiðara
Nú, gerum ráð fyrir að það sé N tala af frjálslegum flytjandi elektrónum í leiðara með lengd L metrar sem orsaka straum I amper.
Þar sem, e er afl rafkröftunar eins elektróns og það er 1.6 × 10-19 coulomb.
Nú úr jöfnu (1) og (2) fáum við
Hér, N tala af elektrónum sem orsaka straum I amper, og gerum ráð fyrir að þeir ferðast lengd L metrar á tíma t, því drift hraði elektróna væri
Úr jöfnu (3) og (4), fáum við
Þetta er kraftur sem virkar á N tölu af elektrónum í magnétiskevi, svo kraftur á einstaka elektrón í þessu magnétiskevi væri
Hreyfing auðlýstrar partíkuls í magnétiskevi
Þegar auðlýst partíkul hreyfir sig í magnétiskevi, eru tvær stök aðstæður. Partíkulin hreyfir sig annaðhvort samhliða á átt magnétiskevis eða lóðrétt á magnétiskevi.
Þegar partíkulin hreyfir sig samhliða á átt magnétiskevis, er magnétiskur kraftur sem virkar á hana,
Þannig að engin kraftur verður að virka á partíkulin, svo engin breyting á hraða partíkulinnar og hún hreyfir sig beint línu með fastan hraða.
Nú, ef auðlýst partíkul hreyfir sig lóðrétt á magnétiskevi, þá verður engin breyting á hraða partíkulinnar. Þetta er vegna þess að kraftur sem virkar á partíkulina er lóðrétt á hreyfingu partíkulinnar, svo krafturinn mun ekki gera neitt vinnu á partíkulinni, svo engin breyting á hraða partíkulinnar.
En þessi kraftur sem virkar á partíkulina lóðrétt á hreyfingu hans og átt hreyfingar partíkulinnar mun breytast óleysi. Sem niðurstaða mun partíkulin hreyfa sig í sérkylndra spor með fastan radíus og fastan hraða í sevi.
Ef radíus kylndra hreyfingar er R metrar þá
Nú,
Svo radíus hreyfingar hefur áhrif af hraða hreyfingar.
Hornhraði og tímaþvera eru fastir.
Grundvallarreglur Cyclotron
Þessi hugmynd um hreyfingu auðlýstar partíkuls í magnétiskevi var notuð áfram í tækni sem kallast cyclotron. Konseptuelt er þetta tæki mjög einfalt en það hefur mikið af notkun í verkfræði, eðlisfræði og læknisfræði. Þetta er hraðabætir fyrir auðlýstar partíkuls. Hreyfing auðlýstrar partíkuls undir lóðréttum magnétiskevi er einungis notuð í tækni sem kallast cyclotron.
Bygging Cyclotron
Þetta tæki hefur þrjá helstu byggingardeili
Stór stjórnmagn til að búa til jafn magnétiskevi á milli tveggja mótmagnaðra póla.
Tveir lágr hólmi hálfdómurgerðir af hágengilegum metölum. Þessir hlutar cyclotron kallaðir Dees.
Háfrekastefna hæðspenna.
Byggingardetails
Dees eru settir andlitssama á milli stjórnpóla. Dees eru settir þannig að bein enda mun vera andlitssama með litla bil á milli þeirra. Einnig sker magnflæði stjórnmagns Dees nákvæmlega lóðrétt. Nú eru þessi tvö Dees tengd tveimur endapunktum háfrekastefnu hæðspennu svo að ef einn Dees er á jákvæðum spenna þá verður annarinn á nákvæmlega mótsæðum neikvæðum spenna á sama tíma. Sem stefnan er háfrekuð, verða spennurnar Dees breyttar eftir frekan stefnunnar. Nú, ef auðlýst partíkul er kastað frá punkti nær miðju einskis Dees með ákveðinn hraða V1. Af því að hreyfing partíkulins er nú lóðrétt á ytri lagða magnétiskevi, mun ekki vera nein breyting á hraða en auðlýst partíkul mun fylgja hringlaga spor með radíus
Þar sem, m gram er massa og q coulomb er afl kastaðs partíkuls og B Weber/metre2 er magnflæði ytri lagða lóðrétt magnétiskevi.
Eftir að hafa ferð π radians eða 180o með radíus R1 kemur auðlýst partíkul til brúnar Dees. Nú er tímaþvera og frekni lagðar
