Сиклотрон нин основа тузилмаси нима?
Cyclotronning asosiy ishlash printsipini tushunishdan oldin, o‘tkazilayotgan zaryadlangan zarrachada magnet maydonida quyiladigan kuch va zarrachaning magnet maydonida harakati haqida tushunish kerak.
Magnet maydonida harakat qilayotgan zaryadlangan zarracha uchun quyiladigan kuch
O‘tkazgichli o‘tkazgich L metr uzunlikdagi I amper o‘tkazgichi vertikal ravishda B Weber/metr kvadrat flux densityga ega bo‘lgan magnet maydon ichiga joylashtirilsa, o‘tkazgichga ta’sir etadigan kuch yoki boshqa qilib aytganda, magnit kuchi quyidagicha hisoblanadi
Endi, L metr uzunlikdagi o‘tkazgichda N ta mobil ozroq elektronlar mavjud deb ko‘laylik, bu elektronlar I amper o‘tkazgichni yaratadi.
Bu yerda, e - bir elektrondagi elektr zaryadi va u 1.6 × 10-19 kulon.
Endi (1) va (2) tenglamalardan foydalanib
Bu yerda, N ta elektron I amper o‘tkazgichni yaratadi, va ular L metr masofani t sekundda bosib o‘tishi kiritilgan bo‘lsin, shunda elektronlarning drift tezligi quyidagicha hisoblanadi
(3) va (4) tenglamalardan foydalanib, quyidagicha hisoblaymiz
Bu N ta elektron uchun magnet maydonida ta’sir etadigan kuch, shuning uchun bitta elektron uchun magnet maydon uchun quyidagicha hisoblanadi
Magnet maydonida zaryadlangan zarrachaning harakati
Zaryadlangan zarracha magnet maydon ichida harakat qilayotganda, ikki ekstremal holat mavjud. Zarracha ya'ni magnet maydon yo'nalishida yoki unga perpendikulyar harakat qiladi.
Zarracha magnet maydon yo'nalishida harakat qilayotganda, unga ta'sir etadigan magnit kuchi,
Shuning uchun zarracha uchun hech qanday kuch mavjud emas, demak, zarracha tezligi o'zgarishsiz bo'lib, to'g'ri chiziqda harakat qiladi.
Endi, agar zaryadlangan zarracha magnet maydon ga perpendikulyar harakat qilsa, zarrachaning tezligi o'zgarmaydi. Bu sabab, zarracha uchun ta'sir etadigan kuch, zarracha harakat yo'nalishiga perpendikulyar bo'lib, kuch zarracha uchun ish bajarmaydi, shuning uchun zarracha tezligi o'zgarmaydi.
Lekin bu kuch zarracha harakat yo'nalishiga perpendikulyar bo'lib, zarracha harakat yo'nalishi doimiy ravishda o'zgaradi. Natijada, zarracha doimiy radius va tezlik bilan aylanma yo'lla harakat qiladi.
Agar aylanma harakat radiusi R metr bo'lsa
Endi,
Demak, harakat radiusi harakat tezligiga bog'liq bo'ladi.
Burilish tezligi va davr doimiy bo'ladi.
Cyclotronning asosiy ishlash printsipi
Zaryadlangan zarrachaning magnet maydon ichida harakati konseptsiyasi, cyclotron deb ataladigan qurilma ichida muvaffaqiyatli tarzda ishlatildi. Konseptual jihatdan bu qurilma juda oddiy, lekin inzheneriya, fizika va dori-darmon sohalarida katta foydalaniladi. Bu zaryadlangan zarrachalarni tezlashtirish qurilmasi. Zarrachaning perpendikulyar magnet maydon ichida harakati faqat cyclotron deb ataladigan qurilma ichida ishlatiladi.
Cyclotronning qurilishi
Bu qurilma uchta asosiy qismdan iborat
Magnet maydonni yaratish uchun keng o‘lchamli elektromagnit.
Yuk samarali metallardan yasalgan ikkita past balandlikdagi bo'sh yarmi silindr. Cyclotronning ushbu komponentlari "Dees" deb ataladi.
Yuqori chastotali alternativ boshqich manbaasi.
Qurilish detallari
Dees elektron magnit polarlari orasida yuzma-yuz joylashtiriladi. Dees kichik gap bilan yuzma-yuz joylashtiriladi va elektron magnit fluxi Deesga aniq perpendikulyar kesadi. Endi, bu ikkita Dees alternativ boshqich manbasi terminaliga ulaniladi, shunda bir Dees musbat potentsialda bo'lsa, ikkinchi Dees esa bir xil vaqtning o'qshash negativ potentsialda bo'ladi. Manba alternativ bo'lganligi sababli, Deeslar potentsiali manba chastotasiga mos ravishda o'zgaradi. Endi, agar zaryadlangan zarracha V1 tezlikda bir Dees markazi yaxinidan uriladi. Zarrachaning harakati, tashqi berilgan magnet maydon ga perpendikulyar bo'lganligi sababli, tezlik o'zgarmaydi, lekin zarracha quyidagi radiusdagi aylanma yo'lla harakat qiladi
Bu yerda, m gram - urilgan zarrachaning massa, q kulon - zarrachaning zaryadi, B Weber/metr2 - tashqi berilgan perpendikulyar magnet maydon flux densitysi.
R1 radius bilan π radiyan yoki 180o masofani bosib o'tgandan so'ng, zarracha Dee ning chegarasiga keladi. Endi, berilgan boshqich manbasi
