شتابدهنده ذرات: تفاوت میان نسخهها
محتوای حذفشده محتوای افزودهشده
جز r2.6.4) (ربات افزودن: mr:कण त्वरक |
جز ربات: مرتبسازی ردهها؛ زیباسازی |
||
خط ۱۴:
'''سیکلوترون ها'''
اشکال اساسی در شتاب دهندههای خطی، طول بلند آنها برای حصول به انرژیهای بالا است و این اشکال با ساختن اولین سیکلو ترون در
یک سیکلوترون به صورت دو آهن ربای دوقطبی بزرگ طراحی شده برای ایجادیک ناحیه نیم دایرهای میدان مغناطیسی یکنواخت که به طور یکنواخت به طرف پایین جهت گیری دارد، طراحی میشود.
خط ۲۴:
بنابراین سیکلوترونها دارای یک چشمه یونی است، که بین دو صفحه نیم دایره میان تهی (به نام دی)قرار گرفتهاست. فاصله بین دیها جایی است که شتاب یون در آنجا صورت میپذیرد. وپایین دیها وچشمه یون قطبهای یک مغناطیس بزرگ قرار دارند.تأثیر میدان مغناطیس بر روی ذرات باردار موجب حرکت آنها در یک مسیر دایرهای میگردد.در هنگام کار سیکلوترون، چشمه یون، ذرات باردار(معمولاً مثبت) را به فضای بین دیها تزریق میکند که این ذرات به داخل دی دارای بار مخالف شتاب داده میشوند، و فقط مجبور به حرکت در یک مسیر دایرهای به وسیله میدان مغناطیسی میباشند. ابتدا، انرژی ذرات پایین است و مسیر طی شده دارای شعاع کوچکی است. بلافاصله پس از خروج ذرات بوسیله دی اول دفع شده و به سمت دی دوم شتاب داده میشوند. در این زمان، ذرات انرژی جنبشی نسبتاً بیشتری دارند، لذا آنها مسیر دایره شکلی را که دارای شعاع بزرگ تر است طی میکنند، ولی زمانی را که ذره برای بیرون آمدن از دیها لازم دارد همیشه یکسان است(سرعت آنها بالا تر است، ولی مسیری که دارای شعاع بزرگتری است، طولانی تر است. ذراتی که هر بار به این طریق شتاب داده میشوند از فاصله بین دیها عبور میکنند. سرانجام شعاع مسیر مارپیچی که باید سیکلوترون آن را در حرکت بعدی خود نگه دارد، بسیار بزرگ شده و ذرات به صورت بار الکتریکی از داخل سیکلوترون به طرف هدف منحرف میگردند.
بیشینه انرژی که در سیکلوترونهای متعارف وفرکانس ثابت قابل دسترس است
شتابدهنده
'''سینکروسیکلوترون'''
افزایش جرم نسبیتی را میتوان با کاستن سر عت زاویهای میدان الکتریکی درطی فرآیند شتاب، جبران نمود. بنابراین، سرعت زاویهای یا بسامد میدان الکتریکی میتواند تعدیل گردد، بطوری که سرعت زاویهای یون و میدان الکتریکی، اگرچه متغیر هستند، همواره در طی فرآیند شتاب، مساوی(یا همزمان) گردند. به این طریق یک بسامد تعدیل شده تا سینکرو _ سیکلوترون تا بدست میآید که تابع محدودیت انرژی بیشینه یک سیکلوترون نمیباشد. با این وجود، شدت باریکه بسیار پایین تر است (معمولاً با فاکتوری معادل
'''سیکلوترون ایزوکرونی'''
خط ۴۳:
'''سینکروترون ها'''
یک سینکروترون
بدین ترتیب، افزایش انرژی مییابند شدت میدان مغناطیسی که برای هدایت کردن آنها استفاده میشود باید با هر چرخش برای نگه داشتن ذرات متحرک در یک حلقه، تغییر کند. تغییر در میدان مغناطیسی باید به طور دقیق با تغییر در انرژی همزمان شود یا باریکه تلف خواهد شد. بنابراین نام ?سینکروترون?از گستره انرژیهای بالایی کهذرات میتوانند در یک تک حلقه شتاب بگیرند بوسیله گستره شدت میدان قابل دستیابی با دقت بالا از یک مجموعه خاص آهنرباها، معین میشود. برای رسیدن به انرژیهای بالا، فیزیکدانها گاهی اوقات از یک مجموعه سینکروترونهای با اندازههای متفاوت استفاده میکنند، هر یک، سیستم بزرگتر بعدی را تغذیه میکند. ذرات اغلب پیش از ورود به اولین حلقه، با استفاده از یک شتابدهنده خطی کوچک یا وسیلهای دیگر پیش شتاب میگیرند. تابش سینکروترون نامی است که به تابش الکترومغناطیسی گسیل شده بوسیله ذرات باردار چرخنده در یک سینکروترون اطلاق میشود. این تابش به این علت است که ذرات باردار بوسیله میدان مغناطیسی از آهنرباهای دوقطبی برای به حرکت در آوردن باریکه حول حلقه شتاب میگیرند(منحرف میشوند). هر ذره باردار شتابدار، تابش الکترومغناطیسی تولید میکند.
طول موج و شدت تابش سینکروترون به انرژی و نوع ذره گسیل شده بستگی دارد. اگر منظ.ر انبار کردن یک باریکه انرژی بالا باشد پس تابش سینکروترون یک مشکل است.اتلاف انرژی از باریکه بوسیله این اثر تابش، باید به وسیله معرفی کاواکهای شتاب دهنده در یک یا چند مکان در حلقه بازگردانده شود، تا به ذرات هرگاه که عبور میکنند یک تکان در انرژی بدهند. میزان و انرژی تابش به سرعت ذرات تابش کننده و شدت میدان مغناطیسی وابستهاست. وقتی ذرات به سرعت نور نزدیک میشوند، این اثر سریعاً افزایش میابد. ضریب نسبیت خاص، گاما، نسبت به انرژی ذره به انرژی جسم سکون، یعنی mC^
حتی با پیشرفتهای انجام شده بر روی سیکلوترونهای با تمرکز قطاعی وسینکروسیکلوترونها، باز هم یک محدودیت در انرژی نهایی ذرات باقی میماند وآن اندازه و قدرت مغناطیس است. یک محدودیت عملی از اندازه و قدرت برای یک مغناطیس بزرگ منفرد وجود دارد. پیشرفت بعدی در رابطه با شتاب ذره دستگاهی بود که میتوانست قدرت میدان مغناطیسی را همراه با فرکانس تغییر ولتاژ تغییر دهد. چنانچه میدان مغناطیسی و فرکانس هر دو بتوانند تغییر کنند، امکان وادار ساختن ذرات برای حرکت در مدار با اندازه یکسان به جای مارپیچ ممتد در مدارهای با شعاعهای بزرگتر و بزرگتر وجود دارد. بزرگترین شتاب دهندههای مدرن که بر اساس این مبانی به وجود آمدهاند و به نام سینکروترونها شناخته میشوند.
خط ۵۹:
بتا ترون
شتاب دهندهها برای شتاب دادن یونهای ?سنگین? با بار مثبت مانند پروتونها طراحی شدهاند. شتاب دادن الکترونها نیز، بجز برای سیکلوترون، امکان پذیر است. زیرا افزایش انرژی نسبیتی الکترونها
سایر شتاب دهندهها
گرچه اکثر انواع شتاب دهندهها از نوعهای مختلفی است که طرح عمومی آنها در اینجا مورد بحث قرار گرفت، ولی شتاب دهندههای متعدد دیگری نیز در برخی از مراکز تحقیقاتی جهان قرار دارندکه با وجودی که از انواع فوق هم هستندولی در نوع خود کم نظیر یا منحصر به فرد محسوب میشوند. سیکلوترون آگور هم نتیجه همکاری مشترک دو شرکت گرونتیگس در هلند و اورسی در فرانسه میباشد. سیکلوترون تریمف یک شتاب دهنده غول پیکر است که یونهای هیدروژن باردار منفی
خط ۸۵:
== کاربردهای دیگر ==
[[پرونده:Accl2 ric.jpg|thumb|250px|شتابدهنده ۱۷ [[امایوی]] در [[مرکز پژوهشهای تصویری مرکز علوم درمانی تگزاس در سنآنتونیو]].]]
شتابدهندهها در [[فیزیک پزشکی]] و به ویژه در [[پزشکی هستهای]] کاربردهای مهمی دارند. بطور مثال برای تولید برخی [[رادیوایزوتوپ|رادیوایزوتوپها]]
== منابع ==
خط ۹۵:
{{پایان چپچین}}
[[رده:
[[رده:فیزیک پزشکی]]▼
[[رده:انرژی هستهای]]
[[رده:شتابدهندههای ذرهای]]
[[رده:
{{Link GA|es}}
|