cyclotron คืออะไร?

ไซโคลตรอนเป็นชนิดของตัวเร่งอนุภาคที่ใช้สนามแม่เหล็กคงที่และสนามไฟฟ้าสลับกันเพื่อเร่งอนุภาคในการเคลื่อนที่ของเกลียวตัวเร่งอนุภาคประเภทนี้เป็นหนึ่งในการออกแบบครั้งแรกและมีข้อได้เปรียบหลายประการเหนือตัวเร่งความเร็วเชิงเส้นในช่วงต้นเช่นข้อกำหนดขนาดเล็กลงในขณะที่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้เครื่องเร่งอนุภาคที่ซับซ้อนมากขึ้นเป็นไปได้ แต่ก็ยังมีการใช้งานบางอย่างสำหรับไซโคลนในหลายสาขาที่แตกต่างกันcyclotron ยังคงสามารถใช้ในการทดลองทางฟิสิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงต้นของตัวเร่งความเร็วหลายขั้นตอน

พัฒนาขึ้นในปี 1932 cyclotron เป็นตัวเร่งอนุภาคที่ใช้การเคลื่อนที่แบบวงกลมโดยทั่วไปการใช้งานที่แตกต่างกันจำนวนมากโดยทั่วไปแล้วการเร่งความเร็วของอนุภาคจะต้องใช้ระยะห่างที่ค่อนข้างดีเพื่อให้อนุภาคมีความเร็วเพียงพอสำหรับการใช้งานในการทดลองอย่างไรก็ตามการออกแบบของ cyclotron ช่วยให้ตัวเร่งความเร็วขนาดเล็กสามารถใช้เพื่อให้ได้ผลที่ดีเนื่องจากอนุภาคเคลื่อนที่ในการเคลื่อนที่แบบวงกลมและเดินทางระยะทางที่ดีโดยไม่ต้องใช้ทางเดินตรงยาวสำหรับทางเดิน

cyclotron ทำงานโดยทั่วไปคู่ของขั้วไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงแต่ละรูปมีรูปร่างเหมือน“ D” ที่มีด้านแบนเข้าหากันเพื่อสร้างรูปทรงกลมที่สมบูรณ์เริ่มต้นที่กึ่งกลางของวงกลมอนุภาคเริ่มเคลื่อนที่ออกจากศูนย์ แต่โดยใช้แรงดึงดูดและการขับไล่มันจะถูกดึงเข้าสู่การเคลื่อนไหวแบบวงกลมแทนไดโอดสลับประจุระหว่างพวกเขาดังนั้นอนุภาคจะถูกเร่งไปยังหนึ่งจากนั้นโค้งไปรอบ ๆ ขณะที่มันถูกผลักออกไปโดยที่หนึ่งและดึงดูดไปทางอื่นจากนั้นยังคงรูปแบบระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองสิ่งนี้จะสร้างการเคลื่อนที่แบบวงกลมที่สมบูรณ์แบบหากทิ้งไว้ตามลำพัง แต่สนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นระหว่างไดโอดทั้งสองซึ่งตั้งฉากกับการเคลื่อนที่แบบวงกลมของอนุภาค

สนามแม่เหล็กนี้จะเปลี่ยนการเคลื่อนที่ของอนุภาคเล็กน้อยดังนั้นทุกครั้งผ่านระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองมันถูกเคลื่อนย้ายออกไปเล็กน้อยจากศูนย์กลางของวงกลมโดยการเคลื่อนย้ายอนุภาคออกไปด้านนอกเล็กน้อยเส้นทางที่ใช้ในระหว่างการเร่งความเร็วจะกลายเป็นเกลียวที่กำลังเติบโตออกมามากกว่าวงกลมสิ่งนี้จะช่วยให้อนุภาคสามารถโจมตีพื้นที่เป้าหมายได้ในที่สุดด้านในของหน่วยกักกันซึ่งสามารถเปลี่ยนเส้นทางเพื่อการศึกษาหรือการใช้งานเพิ่มเติม

หนึ่งในข้อเสียที่สำคัญของ cyclotron คือพื้นที่เป้าหมายสามารถใช้ได้อนุภาคที่เดินทางด้วยความเร็วที่สามารถคำนวณได้อย่างเหมาะสมโดยใช้ฟิสิกส์ของนิวตันความเร็วที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพที่จะเกิดขึ้นและเป้าหมายจะไม่ถูกโจมตีอย่างถูกต้องซึ่งหมายความว่า cyclotron ไม่สามารถสร้างระดับการเร่งความเร็วที่ตัวเร่งความเร็วที่ใหม่กว่าcyclotrons isochronous ได้รับการพัฒนาอย่างไรก็ตามที่สามารถชดเชยการเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์กับอนุภาคและมีประสิทธิภาพค่อนข้าง