사이클로트론이란?

사이클로트론은 일정한 자기장과 교류 전기장을 사용하여 나선형 운동으로 입자를 가속시키는 입자 가속기 유형입니다. 이러한 유형의 입자 가속기는 최초에 고안되었으며,보다 작은 크기 요건과 같은 초기 선형 가속기에 비해 몇 가지 장점이있다. 기술의 진보로 인해보다 복잡한 유형의 입자 가속기가 가능해졌지만, 여전히 여러 분야에서 사이클로트론의 사용이 일부 있습니다. 사이클로트론은 물리 실험에서, 특히 다단계 가속기의 초기 부분으로 여전히 사용될 수 있습니다.

1932 년에 개발 된 사이클로트론은 원형 운동 (일반적으로 바깥쪽으로 성장하는 나선형)을 사용하여 여러 가지 용도로 입자를 가속시키는 입자 가속기입니다. 입자 가속은 일반적으로 입자가 실험에 사용하기에 충분한 속도에 도달 할 수 있도록 상당히 넓은 거리를 필요로합니다. 그러나, 사이클로트론의 설계는 입자가 원형 운동으로 이동하고 통과를 위해 긴 직선 복도를 필요로하지 않으면 서 먼 거리를 여행하기 때문에 더 작은 가속기를 효과적으로 사용할 수있게한다.

사이클로트론은 기본적으로 편평한면이 서로를 향한 "D"모양의 한 쌍의 고출력 전극을 사용하여 완전한 원형을 만듭니다. 원의 중심에서 시작하여 입자가 중심에서 멀어지기 시작하지만 인력과 반발을 사용하여 대신 원형 운동으로 끌어옵니다. 다이오드는 그들 사이에서 전하를 번갈아 가며 입자가 하나를 향해 가속되고, 그 입자가 하나를 향해 밀려나 가면서 다른쪽으로 끌어 당겨서 두 전극 사이에서 패턴을 계속합니다. 이것은 홀로 남겨두면 완벽한 원형 운동을 만들지 만 두 개의 다이오드 사이에 자기장이 생성되는데, 이는 입자의 원형 운동에 수직입니다.

이 자기장은 입자의 운동을 약간 이동 시키므로 두 전극 사이를 통과 할 때마다 원의 중심에서 약간 멀어지게 이동합니다. 입자를 약간 바깥쪽으로 움직이면 가속 중에 걸리는 경로가 원이 아닌 바깥쪽으로 커지는 나선형이됩니다. 이를 통해 입자는 결국 격리 장치 내부의 대상 영역에 부딪 히게되고 이후 연구 나 사용을 위해 방향을 바꿀 수 있습니다.

사이클로트론의 주요 단점 중 하나는 대상 영역을 뉴턴 물리학을 사용하여 올바르게 계산할 수있는 속도로 이동하는 입자에만 사용할 수 있다는 것입니다. 속도가 빠를수록 상대 론적 효과가 발생하고 목표물이 제대로 맞지 않을 수 있습니다. 이는 사이클로트론이 일반적으로 새로운 선형 가속기가 할 수있는 가속 수준을 생성 할 수 없음을 의미합니다. 그러나, 입자에 대한 상대 론적 변화를 보상 할 수 있고 상당히 효과적 일 수있는 등시성 사이클로트론이 개발되었다.