Принцип действия ускорителя заряженных частиц.

Рассмотрим в качестве примера ускорителя циклотрон. В основу его работы положена независимость периода обращения заряженной частицы от ее скорости (см. п. 4). Циклотрон состоит из двух электродов в виде половинок круговой коробки, которые называются дуантами. На дуанты подается переменное напряжение. Поскольку дуанты металлические, пространство внутри дуантов эквипотенциальное, внутри только магнитное поле электромагнитов, между полюсами которых и помещены дуанты (поле перпендикулярно к дуантам).

Частица 1, введенная в зазор между дуантами, будет подхвачена электрическим полем и втянута внутрь одного из дуантов. Далее частица будет двигаться по окружности, радиус которой пропорционален скорости частицы (см. пункт 4). Частота изменения напряжения подбирается так, чтобы к моменту, когда частица, пройдет половину окружности, подойдет к зазору между дуантами, напряжение на дуантах меняет знак и достигает амплитудного значения. Частица снова ускоряется и влетает во второй дуант с энергией, большей, чем в первом. С большей скоростью частица будет двигаться по окружности с большим радиусом , но т.к. период постоянен, время, за которое частица пройдет половину окружности, остается прежним.

Рис. 26.7

К моменту, когда частица влетит в зазор между дуантами, напряжение снова изменит знак и примет амплитудное значение. Частица движется по кривой, близкой к спирали, получая при каждом прохождении через зазор дополнительную порцию энергии (рис.26.7).

На последнем витке пучок быстрых заряженных частиц выводится наружу, бомбардируя частицы мишени.