Was ist ein Zyklotron?

Ein Zyklotron ist eine Art Partikelbeschleuniger, der ein konstantes Magnetfeld und alternierende elektrische Felder verwendet, um ein Partikel in einer Spiralbewegung zu beschleunigen.Diese Arten von Partikelbeschleunigern gehörten zu den ersten entwickelt und haben mehrere Vorteile gegenüber frühen linearen Beschleunigern, wie z. B. kleinere Anforderungen an die Größe.Während Fortschritte in der Technologie komplexere Arten von Partikelbeschleunigern ermöglicht haben, gibt es in verschiedenen Feldern immer noch einige Verwendungszwecke für Zyklotronen.Ein Zyklotron kann noch im Physikversuche verwendet werden, insbesondere als früher Teil eines mehrstufigen Beschleunigereine Reihe verschiedener Verwendungen.Die Partikelbeschleunigung erfordert typischerweise einen ziemlich hohen Abstand, damit die Partikel für die Verwendung in Experimenten zu ausreichender Geschwindigkeit kommen können.Das Design eines Zyklotrons ermöglicht es jedoch, kleinere Beschleuniger zu großer Wirkung zu verwenden, da sich das Teilchen in einer kreisförmigen Bewegung bewegt und einen großen Abstand bewegt, ohne einen langen geraden Korridor für den Durchgang zu erfordern.Paar hochwertige Elektroden, die jeweils wie ein „D“ mit den flachen Seiten zueinander geformt sind, um eine komplette kreisförmige Form zu erzeugen.An der Mitte des Kreises beginnt sich ein Teilchen von der Mitte weg, aber durch die Verwendung von Anziehung und Abstoßung wird es stattdessen in eine kreisförmige Bewegung gezogen.Die Dioden wechseln sich zwischen ihnen um, sodass das Partikel in Richtung eines beschleunigt wird, dann krümmt sich dann herum, wenn es von diesem weggeschoben und zum anderen angezogen wird, und setzt das Muster zwischen den beiden Elektroden fort.Dies würde eine perfekte kreisförmige Bewegung erzeugen, wenn sie in Ruhe gelassen wird, aber zwischen den beiden Dioden wird ein Magnetfeld erzeugtPässt zwischen den beiden Elektroden, es wird etwas von der Mitte des Kreises entfernt.Indem der Partikel leicht nach außen bewegt wird, wird der Weg, den es während der Beschleunigung eingeht, eher zu einer außen wachsenden Spirale als zu einem Kreis.Dies ermöglicht es dem Teilchen, schließlich einen Zielbereich auf der Innenseite der Containment -Einheit zu treffen, wo es dann für die weitere Untersuchung oder Verwendung umgeleitet werden kann.

Einer der Hauptnachteile eines Zyklotrons ist, dass der Zielbereich nur für verwendet werden kannEin Partikel, das mit Geschwindigkeiten fährt, die mit der Newtonschen Physik ordnungsgemäß berechnet werden können.Höhere Geschwindigkeiten würden zu relativistischen Effekten führen, und das Ziel würde nicht richtig getroffen, was bedeutet, dass ein Zyklotron normalerweise nicht die Beschleunigungsniveaus erzeugen kann, die neuere lineare Beschleuniger können.Es wurden jedoch isochrone Zyklotrone entwickelt, die relativistische Veränderungen des Teilchens kompensieren und sehr effektiv sein können.