Vad är cyklotrons grundläggande konstruktion?
Innan man förstår den grundläggande arbetssättet hos Cyclotron är det nödvändigt att förstå kraften på en rörlig laddad partikel i ett magnetfält och också rörelsen av den laddade partikeln i magnetfältet.
Kraft på en rörlig laddad partikel i ett magnetfält
När en strömledare strömledare med längd L meter och ström I ampere placeras vinkelrätt i ett magnetfält med flödestäthet B Weber per kvadratmeter, så skulle kraften, snarare sagt den magnetiska kraften som verkar på strömledaren vara
Nu, låt oss anta att det finns totalt N antal mobil fria elektroner i strömledaren med längd L meter som orsakar strömmen I ampere.
Där e är elektronens elektriska laddning och den är 1.6 × 10-19 coulomb.
Nu från ekvation (1) och (2) får vi
Här, N antal elektroner orsakar strömmen I ampere, och antag att de reser längden L meter under tiden t, därför skulle driftfarten för elektronerna vara
Från ekvation (3) och (4), får vi
Det är kraften som verkar på N antal elektroner i magnetfältet, därför skulle kraften på en enda elektron i det magnetfältet kunna vara
Rörelse av en laddad partikel i ett magnetfält
När en laddad partikel rör sig i ett magnetfält, finns det två ytterligheter. Partikeln rör sig antingen längs med magnetfältets riktning eller vinkelrätt mot magnetfältet.
När partikeln rör sig längs axeln av magnetfältets riktning, den magnetiska kraft som verkar på den,
Därför kommer ingen kraft att verka på partikeln, därför ingen ändring i partikelns hastighet och därför rör den sig i en rak linje med konstant fart.
Nu, om den laddade partikeln rör sig vinkelrätt mot magnetfältet, då kommer det inte att finnas någon ändring i partikelns fart. Detta beror på att kraften som verkar på partikeln är vinkelrät mot partikelns rörelse, därför kommer kraften inte att utföra något arbete på partikeln, så det kommer inte att finnas någon ändring i partikelns fart.
Men denna kraft som verkar på partikeln vinkelrätt mot dess rörelse och riktningen av partikelns rörelse kommer att förändras kontinuerligt. Som en följd av detta kommer partikeln att röra sig i en cirkulär bana med konstant radie och konstant fart i fältet.
Om radien för den cirkulära rörelsen är R meter, då
Nu,
Därför beror rörelsens radie på rörelsens hastighet.
Vinkelfarten och perioden är konstanta.
Grundläggande principer för Cyclotron
Denna koncept av rörelse av en laddad partikel i ett magnetfält användes framgångsrikt i en apparat kallad cyclotron. Konceptuellt sett är denna enhet mycket enkel men den har stora användningsområden inom teknik, fysik och medicin. Detta är en enhet som accelererar laddade partiklar. Rörelsen av den laddade partikeln under vinkelrätt magnetfält tillämpas uteslutande i apparaten som kallas cyclotron.
Konstruktion av Cyclotron
Denna enhet har i grunden tre huvudkonstruktionella delar
Stor elektromagnet för att skapa ett jämnt magnetfält mellan dess två motstående magnetiska poler.
Två låga halvcylindrar gjorda av högkonduktiva metaller. Dessa komponenter i cyclotron kallas Dees.
En högfrekvensalternativ hög spänningskälla.
Konstruktionella detaljer
Dees placeras ansikte mot ansikte mellan de elektromagnetiska polerna. Dees placeras så att de raka kanterna är ansikte mot ansikte med en liten lucka mellan dem. Ock
