Cyklotrón
Cyklotrón je typ urýchľovača častíc, ktorý vynašiel Ernest Lawrence z Kalifornskej univerzity v Berkeley v roku 1930. Urychľuje nabité častice ich vírením v kruhu. Prvé cyklotróny mali veľkosť dlane. Niektoré moderné kruhové urýchľovače používajú kruh široký ako mesto.
Cyklotróny využívajú kolmé magnetické pole na ohýbanie elektrónov a častíc do polkruhovej dráhy pomocou aplikovaného elektrického poľa. Priložené elektrické pole urýchľuje elektróny medzi elektródami "D" (nazývanými aj "dees") v oblasti magnetického poľa.
Zrýchľujúce elektrické pole sa obráti práve v čase, keď elektróny dokončia svoj polkruh, takže ich urýchli cez medzeru. Pri vyššej rýchlosti sa pohybujú vo väčšom polkruhu. Po niekoľkonásobnom zopakovaní tohto procesu vychádzajú z výstupného otvoru vysokou rýchlosťou.
Moderný cyklotrón na rádioterapiu
Frekvencia cyklotrónu
Pohybujúci sa náboj v cyklotróne sa pod vplyvom konštantného magnetického poľa pohybuje po kruhovej dráhe. Ak sa vypočíta čas potrebný na dokončenie jednej dráhy:
T = π2 r v = π 2m v q B v = π 2m q B {\displaystyle T={\frac {2\pi r}{v}}={\frac {2\pi mv}{qBv}}={\frac {2\pi m}{qB}}}
.
Zistilo sa, že perióda nezávisí od polomeru. Preto ak sa použije štvorcová vlna s uhlovou frekvenciou qB/m, náboj sa bude špirálovito stáčať smerom von a jeho rýchlosť bude narastať.
Keď sa medzi obidve strany magnetických pólov privedie štvorcová vlna s uhlovou frekvenciou ω=qB/m, náboj sa opäť zvýši v správnom čase, aby sa urýchlil cez medzeru. Takto môže konštantná cyklotrónová frekvencia naďalej urýchľovať náboj (pokiaľ nie je relativistický).
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to cyklotrón?
Odpoveď: Cyklotrón je typ urýchľovača častíc, ktorý urýchľuje nabité častice ich vírením v kruhu.
Otázka: Kto vynašiel cyklotrón?
Odpoveď: Cyklotrón vynašiel Ernest Lawrence z Kalifornskej univerzity v Berkeley v roku 1930.
Otázka: Ako cyklotrón funguje?
Odpoveď: Cyklotróny využívajú kolmé magnetické pole na ohýbanie elektrónov a častíc do polkruhovej dráhy pomocou aplikovaného elektrického poľa. Priložené elektrické pole urýchľuje elektróny medzi elektródami "D" (nazývanými aj "dees") v oblasti magnetického poľa. Urychľujúce elektrické pole sa obráti práve v čase, keď elektróny dokončia svoju polkruhovú dráhu, takže ich urýchli cez medzeru. Pri vyššej rýchlosti sa pohybujú vo väčšom polkruhu. Po niekoľkonásobnom zopakovaní tohto procesu vychádzajú vysokou rýchlosťou z výstupného otvoru.
Otázka: Aká je veľkosť prvých cyklotrónov?
Odpoveď: Prvé cyklotróny boli veľké ako dlaň.
Otázka: Aké veľké sú moderné kruhové urýchľovače?
Odpoveď: Niektoré moderné kruhové urýchľovače používajú kruh široký ako mesto.
Otázka: Aký druh poľa sa používa v cyklotrónoch?
Odpoveď: Cyklotróny používajú kolmé magnetické pole na ohýbanie elektrónov a častíc do polkruhovej dráhy pomocou aplikovaného elektrického poľa.
Otázka: Ako sa urýchľujú elektróny v cyklotróne?
Odpoveď: Elektróny sa urýchľujú medzi elektródami "D" (nazývanými aj "dees") v oblasti magnetického poľa pomocou aplikovaného elektrického poľa.
