Циклотрон

Ускоритель частиц, изобретенный Эрнестом О. Лоуренсом

Сердце циклотрона - огромный круглый полый диск, разделенный по диаметру на две половины, напоминающие по форме латинскую букву D (такие половины называются дуантами). Диск помещен между плоскими полюсами большого магнита. Между дуантами подключен электрогенератор, создающий переменное напряжение в зазоре между ними. Когда заряженная частица, например протон, попадает в зазор, она притягивается к тому из дуантов, который в этот момент имеет отрицательное напряжение, и набирает скорость. Попав внутрь дуанта, частица описывает полуокружность и выходит из него в точке, диаметрально противоположной входу. Частота генератора настроена так, что к этому времени знак напряжения изменяется, и протон устремляется к другому дуанту, ставшему теперь отрицательным, притягивается им и ускоряется напряжением, приложенным к зазору. Во второй дуант протон попадает, имея большую скорость, и поэтому внутри него движется по дуге окружности большего радиуса, чем прежде.
К моменту выхода протона из дуанта напряжение опять меняет знак, протон снова ускоряется и, входя в первый дуант с большей скоростью, движется внутри него по дуге окружности еще большего радиуса. Так протон получает "подпитку" (его как бы "подталкивают") каждый раз, когда он проходит зазор между дуантами, и движется с все возрастающей скоростью по дугам окружностей все большего радиуса до тех пор, пока не достигнет периметра диска. Тогда протон вылетает из циклотрона, и его направляют на выбранную мишень. Диски большого диаметра позволяют разгонять частицы до больших скоростей, но требуют более крупных и, следовательно, более дорогих магнитов. Дуанты должны быть изготовлены из немагнитного материала, который не экранирует магнитное поле, а чтобы частицы не теряли энергию на столкновения с молекулами газа, в камере должен быть глубокий вакуум.

См. Строительство циклотронов в СССР

Ссылки: