آموزش فناوری های نوین :سیکلوترون چیست ؟

سیکلوترون یک شتاب دهنده ذرات باردار است که در سال 1929 توسط ERNESTO LAWRENCE با کمک همکاران و دانشجویانش در دانشگاه کالیفرنیا طرحی کرد و در سال 1930 به ثمر رسید. این دستگاه از دو آهنربای مغناطیسی بزرگ و توخالی به شکل D برای تولید میدان مغناطیسی یکنواخت استفاده می کند. دو مغناطیس نیم دایره به شکل D با کناره های وجوه مستقیم و موازی مقابل هم با مقداری فاصله قرار می گیرند. یک ولتاژ نوسانی برای تولید میدان الکتریکی بین شکاف دو D اعمال می شود. ذرات به درون میدان مغناطیسی یکی از Dها تزریق می شوند و شتاب می گیرند تا هنگامی که به شکاف بین Dها می رسند. این ذره توسط میدان الکتریکی ناشی از ولتاژ اعمالی بالا که نوسانی است، دریافت شده و این میدان موجب شتاب بیشتر ذره می شود. سپس ذره وارد فضای بین D مقابل می شود، در داخل این D باز هم ذره شتاب بیشتری پیدا می کند و از آنجا که انرژی آن بیشتر می شود در مسیر دایره ای با شعاع بزرگ تری حرکت می کند، تا دوباره به شکاف بین D ها می رسد. فرکانس میدان الکتریکی به گونه ای تنظیم می شود که به محض رسیدن ذره به شکاف، جهت آن عوض می شود، به صورتی که همواره ذره شتاب افزاینده پیدا کند. بنابراین ذره در حال چرخش در هر دور انرژی را هم از میدان مغناطیسی درون Dها و هم از میدان الکتریکی درون شکاف Dها کسب می کند. بنابراین سرعت آن همواره افزایش می یابد ولی همواره زمان طی کردن مسیر حرکت آن ثابت است. محدودیت انرژی ذره تنها به اندازه مغناطیس های تشکیل دهنده آن ( Dها) و شدت این میدان و جرم ذره مورد شتاب بستگی دارد. امروزه برای دستیابی به انرژی های بالاتر از سینکروترون ها استفاده می شود