A ciklotron működése Asimov Téka ikonja


Animáció:

Indítás:

Rövid leírás

A szimuláció az E-tér & B kicsi opcióval automatikusan indul. Az E-tér az elektromos teret jelenti a 2 D között, melyet a rádiófrekvenciás feszültség amplitúdójával lehet szabályozni. Ha kivárjuk az animáció végét, látni fogjuk, hogy a részecskék 260 eV-ra gyorsultak fel, amikor kiléptek a ciklotronból.  (Az animációban látszik két D alakú kék dolog: ez a 2 D. Ezeket úgy lehet elképzelni, mint egy keresztben elvágott dán kekszes dobozt. A két rész kissé szét van húzva, és RF váltófeszültség van közöttük. A gyorsítás a 2 D közötti résben zajlik, ti. a dobozban keringő ionokat leárnyékolja a fémburkolat. Azért haladnak körpályán, mert a dobozra merőlegesen erős mágneses tér van, és ennek Lorentz-ereje eltéríti őket.)

Ha növeljük a feszültséget (E-tér közepes), akkor jobban gyorsulnak ugyan a részecskék egy-egy ciklusban, de nagyobb lépésekben növekszik a mágneses tér által eltérített ionok pályasugara is. Ezért a gyorsítás eredménye (270 eV) lényegében ugyanaz.

Ha növeljük a mágneses teret (B közepes), akkor ezzel szűkíteni tudjuk az ionok pályasugarát, miáltal több kört tudnak megtenni a ciklotronban. Így kb. 620 eV-ig tudtunk gyorsítani változatlan feszültségamplitúdóval is.

Ha tovább növeljük a mágneses teret (E-tér & B nagy) és még az elektromos teret is (hogy ne szédüljenek el a részecskél a sok körözéstől;-), máris 1000 eV fölött járunk (3,7 keV).

Az E és a B növelését sokkal följebb vihetjük, de végül is elérünk egy határig, amikor a relativisztikus hatások miatt nem lehet már állandó mágneses térrel és állandó rádiófrekvenciával boldogulni, mert az ionok egyre nehezebben gyorsulnak (ezt nevezik relativisztikus tömegnövekedésnek), és ezért nem a kellő pillanatban bukkannak fel a 2 D közötti résben, hogy a váltófeszültség tovább gyorsíthassa őket. Magyarán: a ciklotronban nincs szinkronban a keringés a váltófeszültséggel. Erre találták ki a szinkrociklotront (ami egészen más, mint a szinkrotron). Ebben a mágneses teret folyamatosan növelik, hogy a feszültség mindig fázisban legyen a részecskék előbukkanásakor. (A ciklotron mágneses tere menet közben nem változik, és állandó az RF feszültség frekvenciája is.) A szinkrociklotron működését ez a szimuláció nem tudja visszaadni.

Alapképletek: FLorentz = Fzentrip  azaz qvB = mv2/r  tehát a pályasugár r = mv/qB amiből vmax = rmax qB/m és így Ekin=1/2 mv2 = (rmax qB)2/2m
Az ún. ciklotron(kör)frekvencia ω = q/m B. Relativisztikus számításokban m helyett m(v) szerepel: Ekin = [m(v)-m0]c2.

 

Physlet Menu bei MM-Physik

 

Davidson College Physlet Archive
Physlet by  W. Christian
Javascript by A. Duffy, P. Krahmer
04. Januar 2006

JAVA
Elektrik
bei MM-Physik



Vissza a magyar tartalomjegyzékhez, ill. Nagy Sándor honlapjára!


Vissza Nagy Sándor honlapjára. Releváns |tIt| kínálat: Nukleáris Glosszárium, Asimov Téka

Látogatószám 2013.02.22. óta:

Free Web Counter