Encyklopedia internetowa - Słowniki online

- akceleratory, w których przyspieszone cząstki poruszają się cyklicznie po okręgu, innych krzywych zamkniętych lub po spirali. W a.c. znajduje zastosowanie → zasada samoogniskowania się cząstek.
- BETATRON - akcelerator (przyspieszacz) elektronów działający na zasadzie indukowania wirowego pola elektrycznego przez zmienne pole magnetyczne. Zjawisko to opisuje → prawo indukcji Faradaya zmodyfikowane przez Maxwella:

Komora, w której przyśpieszane są elektrony, ma kształt torusa (napompowanej dętki motocyklowej). Znajduje się ona między nabiegunnikami elektromagnesu, którego zadaniem jest wytworzenie zmiennego pola magnetycznego w celu przyśpieszenia elektronów oraz wytworzenie → siły Lorentza, która utrzymuje elektrony na kołowym torze. Uzwojenie elektromagnesu zasila się prądem zmiennym, a przyśpieszanie odbywa się w ciągu czasu t równego 1/4 okresu T. W b. można uzyskać elektrony o energii rzędu 100 MeV. Prędkość elektronu jest wtedy bliska prędkości światła i wynosi v = 0,999986 c. Elektrony o wysokiej energii, uzyskiwanej w betatronach mogą być wykorzystane do generacji bardzo twardego (wysokoenergetycznego) promieniowania rentgenowskiego stosowanego np. w defektoskopii.

- CYKLOTRON - akcelerator (przyspieszacz) cząstek naładowanych takich jak protony i deuterony. W c. stosuje się niezbyt wysokie napięcie przyśpieszające, ale cząstki przebywają przyśpieszającą różnicę potencjałów wielokrotnie.

Na rysunku przedstawiono komorę przyśpieszeń. Wewnątrz opróżnionego z powietrza zbiornika znajdują się dwie elektrody w kształcie litery D, zwane duantami, do których przykłada się szybkozmienne pole elektryczne. Przyśpieszenie cząstki następuje wtedy, kiedy przelatuje ona między duantami. Do zakrzywienia toru cząstek, tak aby mogły one być wielokrotnie przyśpieszane, stosuje się pole magnetyczne. Cała komora, w której przyśpieszane są cząstki, znajduje się w polu magnetycznym wytworzonym przez elektromagnes. → Siła Lorentza jest siłą dośrodkową utrzymującą cząstkę na torze. Warunek rezonansu, jaki powinien być spełniony, aby cząstka przelatywała przez szczelinę między duantami w fazie zgodnej z napięciem przyśpieszającym, można łatwo znaleźć:

Tak zwana częstotliwość cyklotronowa zależy tylko od indukcji pola magnetycznego B oraz od stosunku , nie zależy natomiast od promienia toru. Przy dużych prędkościach cząstek ich masa nie może być traktowana jako wielkość stała (→ szczególna teoria względności). Relatywistyczny przyrost masy cząstki jest naturalnym ograniczeniem energii, do jakiej można przyśpieszać cząstki w c. Dla cząstek lekkich, takich jak elektrony, już przy stosunkowo małych energiach prędkość zbliża się do prędkości światła i warunek rezonansu nie jest spełniony z powodu wzrostu masy. Dlatego c. służy do przyśpieszania cząstek ciężkich (protony, deuterony, jony dodatnie, cząstki α). Warunek działania cyklotronu

jest spełniony przy m = const., dla ustalonej wartości ω i B. W przypadku rozpędzania cząstek do wysokich prędkości → masa rośnie relatywistycznie

Warunek (*) jest spełniony w różnych akceleratorach na różne sposoby.
- SYNCHROCYKLOTRON ELEKTRONOWY - ω = const, B rośnie tak, aby

Metodą tą da się osiągnąć energie elektronów rzędu 10 GeV. Dalszy wzrost energii jest ograniczony stratami na promieniowanie (ładunek poddany przyśpieszeniu promieniuje falę elektromagnetyczną).
- SYNCHROCYKLOTRON PROTONOWY - ω maleje, B = const. W akceleratorze tego typu uzyskano energie protonów do 700 MeV.
- SYNCHROTRON PROTONOWY - ω zmienia się, B rośnie. Zmiany tych parametrów są wprowadzane tak, by przyśpieszenie odbywało się przy r = const. (r - promień orbity). Cykl przyśpieszania powtarza się co kilka sekund. Najnowsze synchrotrony, w których wiązka przyspieszanych cząstek jest silnie ogniskowana, pozwalają osiągać energie protonów: 450 GeV (Genewa - Szwajcaria), 500 GeV (Batavia - USA).

Dla tego hasła nie dodano jeszcze żadnych obrazków do galerii.