Ciclotronul. Sincrotronul. Radiaţia sincrotronică.

în cea de a 11-a lecții de fizică

nucleară vom continua discuția

din lecția trecută despre acceleratoare

cu un alt caz de acceleratoare

și anume cele circulare în particular

vom vorbi despre ciclotron și sincrotron

Deci acceleratoarele circulare

și în particular ciclotron ciclotronul

are două incinte semicilindrice

după cum vedeți în acest desen

care se numesc doua zi decidentul

din stânga și din dreapta si ce

vedem bineînțeles este o secțiune

transversală prin ciclotron Deci

dacă doriți dumneavoastră ciclotronul

se extinde de către dumneavoastră

ieșind din ecran În acești dinți

avem un câmp magnetic intenții

sunt conectat sau sursă de curent

alternativ după cum vedeți aici

în culoare albastru de mare frecvență

Ce produce un câmp electric între

ei Deci ca să sun ma rezum avem

acești doi dinți semicilindrice

și Avem două câmpuri dar de data

aceasta separat un câmp magnetic

intens în interiorul doar ți lor

nu ne exterior lor și un câmp electric

relativ intense între zeci polarizarea

sursei este să zicem ceva de genul

acesta plus în dreapta minus în

stânga și atunci avem câmp electric

între dreptele desenate cu albastru

deschis în desenul nostru câmpul

magnetic fiind bineînțeles doar

în interiorul doar ce se va întâmpla

atunci este că accelerarea are

loc doar între dinți sub acțiunea

Câmpului electric de ce odată ce

o particulă încărcat electrică

pleacă din sursa ce se află pe

axul dispozitivului în zona dintre

dinți acea particulă este accelerată

de câmpul electric ala de câmpul

electric ala generat de sus a noastră

Ea va intra în nuanțe unul din

donații cu anumită viteză de Să

presupunem că avem sarcini negative

pune lectron Spre exemplu el va

fi atras de către dantul încă conectat

la sus se pozitivă și vei intra

cu anumită viteză v 0 datorită

acestei accelerări odată ce intră

în duel particula nu mai simte

când pulele zic și începe să simtă

câmpul magnetic care este în interior

atunci fracturi ai va fi curba

mai exact particula va Descrie

o traiectorie circulară în în fiecare

punct al traiectoriei Avem două

forțe ce acționează avem forța

electric de tip electromagnetic

care se numește forța lorentz și

avem coliniare cu ea deci cu aceeași

direcție dar sens opus forța centrifugă

datorită faptului că particular

se mișcă pe o traiectorie circulară

aceste două forțe sunt egale și

de sens opus deci putem scrie că

semicercul de scris de particula

cu viteza v0 centrat în duel forța

lorentz Care este egală cu sarcina

particule înmulțită cu viteza avas

o muzică cu câmpul intensitatea

Câmpului magnetic viteza la pătrat

împărțită la raza R 0 r 0 a acestei

traiectorii rezultă că raza aceste

traiectorie va fi m 0 împărțit

la Q orbi Bineînțeles că apoi particula

va ieși din duel și va intra iarăși

în spațiul cu cu câmp electric

Deci va fi accelerată din nou în

concluzie la intrarea în următorul

doua anti a vrea a avea o altă

viteză V1 care este mai mare în

modul decât 0 De ce avem 0 mai

mic decât vreunul undeva unul este

viteza particulei la următoarea

iterație prin câmpul magnetic și

atunci bineînțeles se va întâmpla

același lucru vom avea o traiectorie

circulară a cărei raze va fi dată

de ecuația Air 1 este egal cu m

v 1 împărțit la Q b Deci raza R1

a celei de a doua traiectorii prind

îți va fi mai mare pentru că viteza

v1 este mai mare apoi bineînțeles

Ea va intra în spațiul dintre doua

zi unde va fi din nou accelerată

De ce la următoare intrare în câmpul

magnetic va avea o viteză și mai

mare V2 Deci 0 mai mic decât V1

mai mic decât v-2 și bineînțeles

că atunci vom avea o traiectorie

tot circulară dar de rază și mai

mare și tot așa Deci avem intrări

sau traiectorii semicirculare consecutive

în dinții alternativ de citind

lantul din dreapta Spre exemplu

și apoi în stânga iarăși în dreapta

în stânga a căror raze razele acestor

traiectorii cresc Deci avem aer

0 mai mic decât 1 mai mic decât

Ar 2 și așa mai departe Deci cum

am spus la următoarea intrare viteza

fi și mai mare raza semicercului

va fi și mai mare și așa mai departe

în felul acesta vedeți cum se mișcă

o particulă încărcată întrun ciclotron

viteza maximă care poate fi atinsă

este dată de rază adulților adică

de câte astfel de semi putem face

în interiorul dinților Deci viteza

maximă va fi q r b împărțite de

des de aici că viteza este q r

b împărțit la m iar viteza maximă

în concluzie va fi legată de raza

r a doua celor de Chiar este bineînțeles

această dimensiune acesta este

iar iar b este inductia Câmpului

magnetic din interior Tanța Deci

viteza maximă este dată de această

ecuație de Unde putem deduce imediat

energia cinetică pe care obține

o particulă încărcată în tu în

ciclul artro energia cinetică va

fi m în jos Indică maximă bineînțeles

va fi eMAG pătrat împărțit la 2

DC și q pătrate R pătrat de pătrat

împărțit la 2 m foarte interesant

de observat că datorită acestui

fel de a construi ciclotronul accelerarea

are loc în câmpul electric dar

energie cinetică maximă Este legată

de inducția Câmpului magnetic să

trecem acum la Următorul tip de

accelerator și anume sincrotron

ciclotronul este un inel tubular

de mari dimensiuni dar lungul cărui

află mulți magneți supraconductor

de ordinul sutelor sau chiar miilor

acești magneți supraconductori

accelerează fasciculul de particule

încărcat Ce se află în centru adică

pe axul Ionel Deci Haideți să desenăm

foarte schematic Deci avem un inel

circular de obicei sincronul este

cuplat la un alt accelerator de

viteze mai mici Deci fasciculul

care intră de particule încărcate

electric este prea accelerat întruna

theater mai mic și intră în accelerată

în sincrotron și va fi accelerat

pe axul synchro tronuri după cum

am spus synchro tronul are o mulțime

de magneți supraconductor desenez

câțiva de ce are da lungul inelului

se află foarte mulți magneți supraconductori

care bineînțeles asigură o traiectorie

circulară De ce se asigură că ne

asigurăm că fascicolul stă pe axul

acceleratorului și bineînțeles

că el este accelerat nu intrăm

în descrierea matematică a felului

în care se face această accelerare

pentru că de fapt încotro unul

este o mașină foarte complexă pe

lângă acești am electromagneți

sau magni supraconductori avem

și alte instrumente care funcționează

tot pe baza electromagnetice Spre

exemplu pentru a colima fasciculul

Vrem ca fasciculul să fie cât mai

subțire de a lungul axului acela

torului Deci în principiu teoria

interacțiuni electrostatice din

instrument instrumente electromagnetice

ale syncro tronului și fasciculul

electric de particule încărcate

de pe axul său este o teorie foarte

complexă nu intrăm în ea dar principiul

de funcționare este acesta și este

foarte ușor de înțeles o discuție

este totuși importante de avut

o discuție tot principii ala după

cum am spus în lecția trecută în

momentul în care accelerăm o particulă

pe o traiectorie curbilinie în

cazul acesta o traiectorie aproximativ

circulară obținem o pierdere intensă

de energie a particule accelerate

datorită emisiei de radiație electromagnetică

Deci din nefericire avantajul synchro

tronului de a permite o accelerare

extrem de puternică pe un spațiu

relativ restrâns duci și la un

dezavantaj pentru a obține acest

spațiu relativ restrâns trebuie

să facem accelerarea întru un cerc

iar un cerc înseamnă traiectorie

bineînțeles curbată a sarcinilor

electrice și după cum știm electromagnetism

orice sarcină electrică aflată

pe o traiectorie curbată va emite

radiații electromagnetică aceasta

fiind un efect nedorit pentru că

în felul acesta pierdem din energia

pe care am acumulat ocean transmisă

fascicului accelerat acest lucru

și anume pierderea de pierderea

de energie prin demisie de la de

țuică magnetică este foarte semnificativ

la particule de mase mici precum

electronul și este mai mult mai

puțin semnificative la particule

pentru particule de mase mari precum

nucleele sau protoni în concluzie

particulele de mase mari la ora

actuală precum protoni și neutroni

sunt accelerate în sincrotron iar

particulele de mase mici precum

electronii sunt accelerați în acceleratoare

liniare pe cum am văzut în lecția

trecută această radiație emisă

această radiație electromagnetică

emisă se numește radiația syncro

tronic datorită faptului că se

produce în tren sincrotron Ea este

radiația de foarte mare energie

și intensitate Deci la ora actuală

cele mai mari intensități și energii

ale unor unde electromagnetice

se obțin în tren sincrotron prin

radiație sincronizăm și este emisă

după cum am spus de particule încărcate

în aflat în rotație în tren sincrotron

această proprietate a radiației

syncro tonice de a fi de atât energie

cât și intensitate foarte mare

duce la o aplicație paralelă a

syncro tronului și anume folosim

se folosesc la ora actuală syncro

sincrotron a în scopul exact invers

adică numai dorință accelerăm particule

ci injectăm fasciculele de masă

mică electroni în casa si stabiliti

după cum aflu vom avea o radiație

electromagnetică foarte puternică

electroni vor pierde foarte multă

energie în acest în acest proces

accelerare A nu vor fi accelerați

foarte mult dar vor emite această

radiație sincrotron Nică de mari

în regim și intensitate Care este

apoi captată fotoni bineînțeles

nouă sarcină și ies din spațiul

de accelerare a sunt captați și

folosiți în experimente în aplicații

practice de studiere Spre exemplu

a Proprietăților Noir materiale

și așa mai departe Deci una sincrotron

care folosește exemplul electron

pentru a produce radiații sincronică

emite această radiații de energie

și intensitate foarte mare pentru

că numărul de ture pe secundă este

enorm de tipul 1 electronul face

un milion de ture peste cu 1 iar

o tură are mulți kilometri deci

de aici provine energia și intensitatea

mare a radiației electromagnetice

sincrotron aplicațiile syncro tronului

sunt multiplii El Fin la ora actuală

cel mai utilizat tip de accelerator

în primul rând în medicină ciclotronul

este folosit pentru producerea

radio izotopilor folosiți în brahiterapie

radioterapie sau radioterapie cu

fascicul de Ion despre acest t'aime

metode de aplicații practice în

medicină ale radiațiilor nucleare

am discutat în lecția despre radiații

lucrare în particular ascunși este

brahiterapia cu alte alte țări

de aplicație este aplicația principală

sincronul este în principal folosit

în cercetarea fundamentală fizica

particulă și fizică nucleară Unde

este folosit pentru accelerarea

la energie maxime ale particulelor

de masă mare deci sunt accelerați

protonii și nucleele în sincrotron

a line GIF foarte mari pentru a

fi apoi colinzi ornați și a studiat

proprietățile lor de sunt ciocnit

e pur și simplu protoni sau nuclee

de energii foarte mari dar după

cum am spus aplicația complementară

în cercetare aplicată este accelerarea

particulelor de masă mici în particular

a electronilor în sincrotron caz

în care de fapt efectul principal

Nu mai nu mai este accelerarea

ci radiația singurică Care radiație

sincronică este folosită în Nane

nanotehnologie microbiologie micro

electronică chimie Deci radiația

sincronică se folosește în cercetări

ale structurii diferitelor substanțe

și materiale microscopice de dimensiuni

foarte mici și de 5 Găsește aplicații

în aceste domenii ca nanotehnologia

microbiologia micro electronică

și chimice