Cyklotron
En cyklotron är en form av partikelaccelerator. Den första cyklotronen skapades av de amerikanska fysikerna Ernest Lawrence och Milton Stanley Livingston 1932, och består av en stor elektromagnet med homogent magnetfält.
I magnetfältet har man placerat två D-formade, ihåliga metallelektroder, över vilka man lägger ett elektriskt växelfält, som ges en sådan frekvens att partiklarna alltid får ett tillskott av energi och hastighet då de passerar mellanrummet mellan elektroderna.
Genom att låta laddade partiklar gå runt i magnetfältet, kunde dessa accelereras i mindre steg med hjälp av växelspänningen, och så uppnå högre energier än vad som är möjlig med en Van de Graaff-generator.
Detta är ett resultat av att partiklar kommer att följa banor i magnetfältet med allt större radier och eftersom partiklarnas omloppstider endast beror av magnetfältet samt partiklarnas massa och laddning, kan man accelerera laddade joner i en cyklotron ända till dess att relativistiska effekter gör att deras massa ökar märkbart.
För protoner kan man uppnå ca 12 MeV, medan deuteroner och α-partiklar kan accelereras till ca 25 MeV.
Vill man uppnå högre energier med en maskin med fast magnetfält, kan man frekvensmodulera växelspänningen, varvid ca 700 MeV kan uppnås. En sådan maskin kallas synkrocyklotron.
Cyklotronen var ett viktigt verktyg i undersökandet av fissionsprocessen och blev ett instrument i USA:s atombombsforskning under andra världskriget.
Acceleratorn befinner sig mellan magnetens polskor
Cyklotronens protonstråle gör att luften fluorescerar
De 'D'-formade halvorna där atomkärnor accelereras.
Lawrence patentansökan
Källor
- Bra Böckers lexikon, 1974
Externa länkar
Wikimedia Commons har media som rör Cyklotron.- The Svedberg-lab, Partikelacceleratorcentrum i Uppsala
Media som används på denna webbplats
Sketch of a cyclotron. The particle trajectory is mostly correct, in particular the decreasing path separation towards the outside. The extraction septum as part of a curved capacitor is shown schematically. Public domain image because assumed too simple to warrant different licence.
Författare/Upphovsman: photographed by uploader User:Leonard G., Licens: CC SA 1.0
Magnet formerly used in the Lawrence 27" cyclotron, at the Lawrence Hall of Science. The woman in the image is 5' 3" (160 cm) tall. The bottom part of the black donut shaped magnetic pole pieces is buried under the concrete pad. These are made of iron and direct the path of the exterior magnetic field from one pole to the other. The white portions contained coiled copper conductor carrying direct current electricity to create a constant magnetic field. The black structure between the poles was a receiver for the disk-shaped vacuum chamber that contained the cyclotron's D shaped electrodes (called dees), shown in Image:LawrenceCyclotronDees.jpg. After the cyclotron became obsolete as a nuclear research device it was converted to use as a research medical accelerator for non-invasive treatment of inoperable brain tumors. The medical tasks perfected using this device are now performed using much lower cost specialized instruments.
Image of the principles of a cyclotron.