साइक्लोट्रन का बुनियादी निर्माण क्या है?

सायक्लोट्रनको आधारभूत कार्य तथा सिद्धान्तलाई बुझ्ने गरी पहिले चालिरहेको आवेशित कणमा चुंबकीय क्षेत्रद्वारा लगाउने बल र चुंबकीय क्षेत्रमा आवेशित कणको गति बुझ्नुपर्छ।

चुंबकीय क्षेत्रमा चालिरहेको आवेशित कणमा लगाउने बल

जब एउटा विद्युत धारा लिएको चालक लम्बाइ L मिटर र धारा I एम्पियर चुंबकीय क्षेत्र B वेबर/मिटर²मा लगाउँदा, त्यस चालकमा लगाउने चुंबकीय बल हुन्छ।

अब, चालकमा N संख्यक चलनशील फ्री इलेक्ट्रनहरू लम्बाइ L मिटरमा धारा I एम्पियर लिएको थिए।

एक इलेक्ट्रनको विद्युत आवेश e र 1.6 × 10^-19 कुलाम्ब हुन्छ।

इलेक्ट्रनहरूको ड्रिफ्ट वेग लगाउँदा,

N संख्यक इलेक्ट्रनहरूमा लगाउने बल,

चुंबकीय क्षेत्रमा आवेशित कणको गति

जब एउटा आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्रमा चालिँदा, दुई अत्यधिक स्थितिहरू हुन्छन्। कण चुंबकीय क्षेत्रको दिशामा चालिँदा वा त्यसको लम्ब दिशामा चालिँदा।

जब कण चुंबकीय क्षेत्रको दिशामा चालिँदा, त्यसमा लगाउने चुंबकीय बल शून्य हुन्छ। त्यसैले कणको वेगमा कुनै परिवर्तन भएको छैन र यसले स्थिर गति सँग सीधै गति गर्छ।

अब जब आवेशित कण चुंबकीय क्षेत्रको लम्ब दिशामा चालिँदा, त्यसको गतिवेगमा कुनै परिवर्तन भएको छैन। यो घटनाले कणको गतिवेगमा कुनै परिवर्तन भएको छैन र यसले स्थिर गतिवेग सँग वृत्ताकार पथमा गति गर्छ।

सायक्लोट्रनको आधारभूत सिद्धान्त

आवेशित कणको चुंबकीय क्षेत्रमा गतिको यो धारणा एक यन्त्रमा सफलतापूर्वक लागू गरियो जसलाई सायक्लोट्रन भनिन्छ। यो यन्त्र अवधारणातयार सजिलो छ तर यसको विज्ञान, अभियान्त्रिकी र चिकित्सा क्षेत्रमा ठूलो उपयोग छ। यो आवेशित कणको गतिवेग बढाउने यन्त्र हो।

सायक्लोट्रनको निर्माण

यो यन्त्रमा तीन प्रमुख निर्माण भागहरू छन्:

1. समान चुंबकीय क्षेत्र बनाउने लागि दुई चुंबकीय विपरीत ध्रुवहरू लगाएको ठूलो इलेक्ट्रोमैग्नेट।

   
   

2. उच्च चालकता धातु बाट बनेको दुई निको खोकिलो अर्ध बेलन। यी घटकहरूलाई डी भनिन्छ।

   
   

3. उच्च आवृत्ति वाला विकल्पी उच्च वोल्टेज स्रोत।

निर्माण विवरण

डीहरू इलेक्ट्रोमैग्नेटको दुई ध्रुव बीचमा लगाएका छन्। डीहरू लगाइएका छन् जस्तोकि उनीहरूको सीधा किनारा एक छोटो फाटक सँग एकै दिशामा हुन्छ। इलेक्ट्रोमैग्नेटको चुंबकीय फ्लक्स डीहरूलाई लगाउँदा ठीक लम्ब हुन्छ। अब यी दुई डीहरू विकल्पी वोल्टेज स्रोतको दुई टर्मिनलमा जोडिएका छन् जस्तोकि एक डी धनात्मक वोल्टेजमा रहने छ र अर्को डी ठीक विपरीत ऋणात्मक वोल्टेजमा रहने छ। विकल्पी वोल्टेज स्रोतको आवृत्तिमा डीहरूको वोल्टेज बदल्छ। अब जब एउटा आवेशित कण एक डीको केन्द्र जस्तो बिन्दुबाट निश्चित गतिवेग V₁ सँग फेलिँदा, कणको गति बाहिरी चुंबकीय क्षेत्रको लम्ब दिशामा रहने छ, त्यसैले गतिवेगमा कुनै परिवर्तन भएको छैन तर आवेशित कण वृत्ताकार पथ गर्छ।

पुनः नियमित लम्ब चुंबकीय क्षेत्रले कणले यो नयाँ व्यास R₂ मिटरसँग अर्को आधा चक्र गर्छ र वर्तमान डीको किनारामा आउँछ। जब यो किनारामा आउँछ, आगे डी फिर्ता विपरीत ध्रुवमा रहने छ र कणले डीहरू बीचको फाटक पार गर्छ र गतिज ऊर्जा qV लाभ गर्छ र गतिवेग र व्यासमा वृद्धि हुन्छ। यस तरिकाले आवेशित कण निरन्तर वृद्धिमा गतिवेग र व्यास लगाएर सर्पिल गति गर्छ। त्यसैले आवेशित कण सायक्लोट्रन गन हेड छोड्नु आघाट गर्छ।

स्रोत: Electrical4u

थप: उत्साही, राम्रो लेखहरू साझा गर्न योग्य छ, यदि उल्लङ्घन छ भने सम्पर्क गर्नुहोस् र लेख हटाउनुहोस्।