עמוד:304

בהגיעם למרווח מתחלף כיוון המתח השורר בין ה - DEES" " . D ומהירותם גדלה . כיוון המהירות כך הם מואצים אל 2 D הוא עתה שמאלה, וכיוון השדה המגנטי בכניסה ל - 2 הוא מטה . לכן, על פי כלל היד הימנית, על היונים פועל כוח מגנטי שכיוונו החוצה מתוך המסך . כוח זה מטה אותם שוב במסלול מעגלי שרדיוסו גדול יותר, עד שהם חוזרים שוב למרווח שבין ה - DEES" " . ברגע זה שוב מחליפים את כיוון המתח, והחלקיקים מקבלים האצה נוספת . התהליך חוזר על עצמו, כך שמהירות התנועה ורדיוסי המסלול של החלקיקים הולכים וגדלים . בתום התנועה מגיעים המטענים לפתח שדרכו הם יוצאים מהשפעת השדה ונעים בקו ישר, ובמהירות ובאנרגיה קינטית גבוהות מאוד . ננתח כעת את תנועת החלקיקים בציקלוטרון באופן כמותי . נניח כי חלקיק טעון צבר בתום אחד ממסלולי ההאצה שלו במרווח שבין ה - DEES" " מהירות v . את רדיוס מסלולו r ב - D שאליו הוא נכנס נמצא לפי החוק השני של ניוטון : . הכוח שגורם לתאוצה הוא כוח לורנץ : ומכאן נקבל את רדיוס המעגל : את זמן המחזור נוכל לחשב : קיבלנו ש זמן המחזור אינו תלוי במהירות של החלקיקים וגם לא ברדיוס המסלול שלהם ! במילים אחרות, זמן השהייה של כל החלקיק בכל D הוא קבוע , כך שצריך להחליף את כיוון המתח ) והשדה ( בקצב קבוע ) בכל חצי סיבוב ( . תדירות החלפת כיוון השדה החשמלי שווה לתדירות הסיבוב של החלקיק . בסופו של המסלול הלולייני יוצאת אלומת החלקיקים מהציקלוטרון במהירות הנתונה על ידי הנוסחה : r רדיוס הציקלוטרון, B עוצמת השדה המגנטי בתוך הציקלוטרון, ו - המטען הסגולי של החלקיקים . כאשר max נציין שניתן להאיץ חלקיקים טעונים גם על ידי שדה חשמלי ) ולא מגנטי ( . המהירות שרוכשים החלקיקים המואצים בין שתי נקודות שהמתח ביניהן הוא V נתונה על ידי הנוסחה : כדי להגיע למהירויות גדולות יש להשתמש במתח של מיליוני וולט, בעוד שבציקלוטרון כדי להגיע לאותן המהירויות, יש להשתמש בשדה מגנטי חזק ) אלקטרומגנט ( ובמקור מתח חילופין בתדירות גבוהה מאוד ) שקל יחסית להפיק ( . N S w מקור יונים חלקיק אנרגטי מקור מתח חלופין פתח יציאה D1 D2 v max פרק 17 - 12 Fig v max B מבט על סיבוב חילוף המתח V max = B⋅ q m ⋅ r max 304 פרק 17 יישומי כוח לורנץ

מטח : המרכז לטכנולוגיה חינוכית


לצפייה מיטבית ורציפה בכותר