Cyklotron
Cyklotron je typ urychlovače částic, který v roce 1930 vynalezl Ernest Lawrence z Kalifornské univerzity v Berkeley. Urychluje nabité částice jejich vířením v kruhu. První cyklotrony byly velké jako dlaň. Některé moderní kruhové urychlovače používají kruh široký jako město.
Cyklotrony využívají kolmé magnetické pole k ohýbání elektronů a částic do půlkruhové dráhy pomocí přiloženého elektrického pole. Přiložené elektrické pole urychluje elektrony mezi elektrodami "D" (nazývanými také "dees") v oblasti magnetického pole.
Urychlující elektrické pole se obrátí právě v okamžiku, kdy elektrony dokončí svůj půlkruh, takže je urychlí přes mezeru. Při vyšší rychlosti se pohybují po větším půlkruhu. Po několikerém opakování tohoto procesu vycházejí vysokou rychlostí z výstupního otvoru.
Moderní cyklotron pro radioterapii
Frekvence cyklotronu
Pohybující se náboj v cyklotronu se pod vlivem konstantního magnetického pole pohybuje po kruhové dráze. Vypočítáme-li čas potřebný k dokončení jedné oběžné dráhy:
T = π2 r v = π2 m v q B v = π2 m q B {\displaystyle T={\frac {2\pi r}{v}}={\frac {2\pi mv}{qBv}}={\frac {2\pi m}{qB}}}
.
Zjistilo se, že perioda je nezávislá na poloměru. Pokud tedy na náboj přivedeme čtvercovou vlnu s úhlovou frekvencí qB/m, bude se náboj spirálovitě pohybovat směrem ven a jeho rychlost bude narůstat.
Když se mezi obě strany magnetických pólů přivede čtvercová vlna s úhlovou frekvencí ω=qB/m, náboj se v pravý okamžik opět zesílí, aby se urychlil přes mezeru. Konstantní cyklotronová frekvence tak může náboj nadále urychlovat (pokud není relativistický).
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to cyklotron?
Odpověď: Cyklotron je typ urychlovače částic, který urychluje nabité částice jejich vířením v kruhu.
Otázka: Kdo vynalezl cyklotron?
Odpověď: Cyklotron vynalezl v roce 1930 Ernest Lawrence z Kalifornské univerzity v Berkeley.
Otázka: Jak cyklotron funguje?
Odpověď: Cyklotrony využívají kolmé magnetické pole k ohýbání elektronů a částic do půlkruhové dráhy pomocí přiloženého elektrického pole. Přiložené elektrické pole urychluje elektrony mezi elektrodami "D" (nazývanými také "dees") v oblasti magnetického pole. Urychlující elektrické pole se obrátí právě v okamžiku, kdy elektrony dokončí svou půlkruhovou dráhu, takže je urychlí přes mezeru. Díky vyšší rychlosti se pohybují po větším půlkruhu. Po několikerém opakování tohoto procesu vycházejí vysokou rychlostí z výstupního otvoru.
Otázka: Jaká je velikost raných cyklotronů?
Odpověď: První cyklotrony byly velké jako dlaň.
Otázka: Jak velké jsou moderní kruhové urychlovače?
Odpověď: Některé moderní kruhové urychlovače používají kruh široký jako město.
Otázka: Jaký druh pole se používá v cyklotronech?
Odpověď: Cyklotrony využívají kolmé magnetické pole k ohýbání elektronů a částic do půlkruhové dráhy pomocí přiloženého elektrického pole.
Otázka: Jak se elektrony v cyklotronu urychlují?
Odpověď: Elektrony jsou urychlovány mezi elektrodami "D" (nazývanými také "dees") v oblasti magnetického pole pomocí přiloženého elektrického pole.
