Cyclotron là gì?

Một cyclotron là một loại máy gia tốc hạt sử dụng từ trường không đổi và các điện trường xen kẽ để tăng tốc một hạt trong chuyển động xoắn ốc.Những loại máy gia tốc hạt này là một trong những loại đầu tiên được phát minh và có một số lợi thế so với các bộ tăng tốc tuyến tính sớm, chẳng hạn như các yêu cầu kích thước nhỏ hơn.Mặc dù những tiến bộ trong công nghệ đã tạo ra các loại gia tốc hạt phức tạp hơn có thể, nhưng vẫn có một số cách sử dụng cho cyclotron trong một số trường khác nhau.Một cyclotron vẫn có thể được sử dụng trong thử nghiệm vật lý, đặc biệt là phần đầu của máy gia tốc nhiều giai đoạn.

phát triển vào năm 1932, cyclotron là máy gia tốc hạt sử dụng chuyển động tròn, thường là một vòng xoắn ốc phát triển ra ngoài để tăng tốc các hạt chomột số cách sử dụng khác nhau.Gia tốc hạt thường đòi hỏi một khoảng cách khá lớn để cho phép các hạt đi đến đủ tốc độ để sử dụng trong các thí nghiệm.Tuy nhiên, thiết kế của cyclotron cho phép các máy gia tốc nhỏ hơn được sử dụng để có hiệu quả lớn, vì hạt di chuyển theo chuyển động tròn và di chuyển một khoảng cách lớn mà không cần một hành lang thẳng dài để đi qua.Cặp các điện cực công suất cao, mỗi điện cực có hình dạng giống như một D D với các mặt phẳng về phía nhau, để tạo ra một hình tròn hoàn chỉnh.Bắt đầu ở trung tâm của vòng tròn, một hạt bắt đầu di chuyển ra khỏi trung tâm, nhưng bằng cách sử dụng điểm thu hút và lực đẩy, thay vào đó, nó được kéo vào một chuyển động tròn.Các điốt xen kẽ điện tích giữa chúng để hạt được tăng tốc về phía một, sau đó các đường cong xung quanh khi nó bị đẩy ra bởi cái đó và thu hút về phía kia, sau đó tiếp tục mô hình giữa hai điện cực.Điều này sẽ tạo ra một chuyển động tròn hoàn hảo nếu để lại một mình, nhưng từ trường được tạo ra giữa hai điốt, vuông góc với chuyển động tròn của hạt.Vượt qua giữa hai điện cực, nó được di chuyển cách xa trung tâm của vòng tròn một chút.Bằng cách di chuyển hạt hơi ra ngoài, con đường nó đi trong quá trình gia tốc trở thành một vòng xoáy phát triển bên ngoài chứ không phải là một vòng tròn.Điều này cho phép hạt cuối cùng tấn công một khu vực mục tiêu vào bên trong của đơn vị ngăn chặn, trong đó nó có thể được chuyển hướng để nghiên cứu hoặc sử dụng thêm. Một trong những nhược điểm chính của cyclotron là khu vực mục tiêu chỉ có thể được sử dụng đểMột hạt di chuyển ở tốc độ có thể được tính toán đúng cách bằng vật lý Newton.Tốc độ cao hơn sẽ gây ra các hiệu ứng tương đối tính xảy ra và mục tiêu sẽ không bị tấn công đúng cách, có nghĩa là một cyclotron thường không thể tạo ra mức tăng tốc mà máy gia tốc tuyến tính mới hơn có thể.Tuy nhiên, các cyclotron đẳng cấp đã được phát triển, tuy nhiên, có thể bù cho những thay đổi tương đối tính đối với hạt và có thể khá hiệu quả.