د سیکلترون په اساسي جوړښت کې څه دی؟
د سیکلوترون د پایه کارولو لپاره د متحرک شتمنه څخه د مغناطيسي میدان څخه د نیرو او همدا ځینې وړاندیز کولو لپاره ضروري ده چې د مغناطيسي میدان څخه د نیرو او داکتر شتمنه د مغناطيسي میدان څخه د حرکت په اړه وګورئ.مغناطيسي میدان او همدا د شتمنه د مغناطيسي میدان څخه د حرکت په اړه.
د مغناطيسي میدان څخه د متحرک شتمنه څخه د نیرو
که یو هادیک د ټولې لمبایي L متر او برق I امپیر چې د مغناطيسي میدان B وبر/متر مربع څخه پرتله شي، نږدې د هادیک څخه د نیرو یا د مغناطيسي نیرو څخه داسې خواهد:
نو تر څو نږدې د N شمېره متحرک آزاد الکترونونه د هادیک څخه د L متر لمبایي څخه د I امپیر برق جوړوي.
که e یو الکترون د برق شحنه او 1.6 × 10-19 کولوم ده.
نو د معادلې (1) او (2) څخه ما خواهيم:
هنا، N شمېره الکترونونه د I امپیر برق جوړوي، او وګورئ چې د L متر لمبایي ته د t زمانه ورشي، پس د الکترونونو دریفت سرعت خواهد:
د معادلې (3) او (4) څخه ما خواهيم:
دا د N شمېره الکترونونه څخه د مغناطيسي میدان څخه د نیرو ده، پس د یو الکترون څخه د مغناطيسي میدان څخه د نیرو خواهد:
د مغناطيسي میدان څخه د شتمنه د حرکت
که یو شتمنه د مغناطيسي میدان څخه حرکت کوي، داسې دوه حدوده شتون لري. د شتمنه یا د مغناطيسي میدان د راستونه په توګه حرکت کوي یا د مغناطيسي میدان په ښه توګه حرکت کوي.
که د شتمنه د مغناطيسي میدان د راستونه په توګه حرکت کوي، داسې څخه د مغناطيسي نیرو:
پس چې د شتمنه څخه یو بل نیرو نشته، پس د شتمنه د سرعت څخه یو بل تغییر نشته او د شتمنه د مستقیم خط څخه د ثابت سرعت سره حرکت کوي.
نو که د شتمنه د مغناطيسي میدان څخه په ښه توګه حرکت کوي، د شتمنه د سرعت څخه یو بل تغییر نشته. داسې ځکه چې د شتمنه څخه د نیرو د حرکت څخه په ښه توګه ده، پس د نیرو د شتمنه څخه یو بل کار نشته او د شتمنه د سرعت څخه یو بل تغییر نشته.
که د شتمنه څخه د نیرو د حرکت څخه په ښه توګه ده او د حرکت څخه د راستونه په توګه تغییر لري. پس د شتمنه د میدان څخه د یو ثابت شعاع او د ثابت سرعت سره د دائره په توګه حرکت کوي.
که د دائره حرکت د شعاع R متر وي:
نو،
پس د حرکت د شعاع څخه د حرکت د سرعت څخه وابسته ده.
د زاویه سرعت او دوره ثابت دي.
د سیکلوترون د پایه اصول
دا د مغناطيسي میدان څخه د شتمنه د حرکت د مفهوم یې د یو دستگاه څخه د سیکلوترون په توګه استعمال شو. دا دستگاه مفهومي توګه ساده ده، ولکه دا د مهندسۍ، فیزیک او طب څخه د لوی کارونه لري. دا یو شتمنه د سرعت څخه د افزایش دستگاه ده. د شتمنه د مغناطيسي میدان څخه د حرکت د مفهوم په ښه توګه د سیکلوترون څخه استعمال شو.
د سیکلوترون د ساختمان
دا دستگاه څخه یې سه ډول مهم ساختماني قسمونه لري
د یو لوی الکترومغناطیس چې د یو یوynomath uniform magnetic field between its two face-to-face placed magnetic opposite poles.
دوه لوی چنګالۍ چې د لوی چلنيزې مواد څخه جوړ شوي. دا د سیکلوترون د قسمونه دی چې دیز یا دیزونه نوميږي.
یو لوی فرکانس چې د یو یوynoalternating high voltage source.
د ساختمان د جزئيات
د دیزونه د دوو څخه د الکترومغناطیس د دوو څخه په میانونه چاپ شوي. د دیزونه څخه یې چې د یو یوynoface-to-face with a small gap between them. Also the magnetic flux of the electromagnet cuts these Dees exactly perpendicularly. Now these two Dees are connected to two terminals of an alternating voltage source so that if one Dee is in the positive potential, the other will be in the exact opposite negative potential at the same time. As the source is alternating, the potential of the Dees alternates according to the frequency of the source. Now, if a charged particle is thrown from a point near the center of one Dee with a certain velocity V1. Since the movement of the particle is now perpendicular to the externally applied magnetic field, there will be no change in velocity, but the charged particle will follow a circular path of radius
Where, m grams is the mass and q coulombs is the charge of the thrown particle, and B Weber/metre2 is the flux density of the externally applied perpendicular magnetic field.
After traveling π radians or 180o with radius R1, the charged particle comes to the edge of the Dee. Now, the time period and frequency of the applied voltage source is adjusted with the time period of the circular motion such that
The polarity of the other Dee becomes opposite to that of the charged particle. Hence, due to the attraction of the Dee ahead and the repulsion of the Dee where the particle is currently situated, the particle gains extra kinetic energy.
Where ν1 is the velocity of the particle in the previous Dee and ν2 is the velocity of the particle in the next Dee. Now, the particle will move with this greater velocity with radius R2 meters.
