Содержание:
Циклотрон против синхротрона |Синхротронный ускоритель vsЦиклотронный ускоритель
Циклотрон и синхротрон — это два типа ускорителей частиц. Ускорители элементарных частиц — очень полезные машины, когда дело касается ядерной физики. Столкновения субатомных частиц при высоких энергиях дают очень хорошие данные о природе ядра. Для тех, кто изучает такую область, необходимы глубокие знания в области синхротронных ускорителей и циклотронных ускорителей. В этой статье мы собираемся обсудить, что такое циклотронные и синхротронные ускорители, принципы, на которых основаны эти машины, их сходства, применения и, наконец, различия между циклотронными ускорителями и синхротронными ускорителями.
Что такое синхротронный ускоритель?
Синхротронный ускоритель — это разновидность ускорителя частиц. Чтобы четко понять синхротронный ускоритель, нужно сначала понять концепцию ускорителя частиц. Когда заряженная частица проецируется в магнитное поле, она движется по круговой траектории. Ускорители элементарных частиц используются для изучения природы атомов и субатомных частиц путем столкновения таких частиц с высокой скоростью и изучения самого столкновения и продуктов столкновения. Магнитное поле используется в большинстве случаев для ускорения частиц. Практический метод получения столкновений с высокой скоростью состоит в использовании двух пучков частиц, вращающихся в противоположных направлениях. Используя этот метод, легко получить высокоскоростные столкновения с относительными скоростями, достигающими 99 процентов скорости света. Однако теория относительности утверждает, что не может быть относительных скоростей выше скорости света. Следовательно, даже для ускорения пучка частиц до высокой скорости требуется огромное количество энергии. Синхротронный ускоритель использует переменное магнитное поле и переменное электрическое поле, которые удерживают пучок частиц на правильном круговом пути при увеличении энергии. Ускоритель частиц состоит из тора с возможностью изменения напряженности электрического и магнитного полей внутри тора. Путь пучка частиц — это круговой путь, заключенный в тор. Концепция синхротронного ускорителя была разработана сэром Маркусом Олифантом. Владимир Векслер был первым, кто опубликовал научную статью о синхротронных ускорителях, а первый электронный синхротронный ускоритель был построен Эдвином Макмилланом.
Что такое циклотронный ускоритель?
Циклотронный ускоритель также является ускорителем частиц, который в основном используется в небольших проектах. Циклотрон — это круглая вакуумная камера, в центре которой начинается ускорение частиц. При ускорении частицы движутся по спирали. Циклотрон использует постоянное магнитное поле и электрическое поле постоянной частоты для ускорения частиц.
|
В чем разница между циклотронными и синхротронными ускорителями? • Циклотрон использует постоянное магнитное поле и электрическое поле постоянной частоты, но синхротрон использует переменные электрические и магнитные поля. • Синхротрон состоит из трубки в форме тора, а циклотрон — из цилиндрической или сферической камеры. • Режим синхротрона используется в большинстве крупномасштабных проектов, таких как большой адронный коллайдер (LHC) в ЦЕРНе, но циклотрон используется в основном в небольших проектах. |
Слайды и текст этой презентации
ПРЕЗЕНТАЦИЯ НА ТЕМУ
«ЦИКЛОТРОН»
Подготовил студент группы Ф-34прМиранович Д.В.Гомель 2015
Что такое «циклотрон»?
Циклотрон – циклический резонансный ускоритель тяжелых частиц (протонов, ионов). Был создан Э.Лоуренсом в 1930 году на энергию в 80кэВ, для проверки резонансного ускорения. Нобелевская премия за 1939 год.
Принцип действия циклотрона
Циклотрон состоит из двух полостей – дуантив, между которыми приложено высокочастотное электрическое поле. Внутри дуантив электрического поля нет, зато есть сильное магнитное поле, созданное мощными магнитами. Источник ионов расположено в центре. Внутри дуантив ионы движутся по кругу, радиус которого определяется их скоростью. В промежутке между дуантамы ионы попадают в электрическое поле, которое меняется с такой частотой, чтобы каждый раз ускорять частицы. При увеличении скорости частиц увеличивается их циклотронный радиус, то есть частицы, ускоряясь, отдаляются от центра к периферии. На внешнем радиусе циклотрона, там, где частицы имеют наибольшую энергию, устанавливаются мишени.
Модификации циклотрона
Недостатком циклотрона является то, что заряженные частицы в нём не могут быть ускорены до больших энергий, так как для релятивистской частицы частота обращения начинает зависеть от энергии:С нарушением условия синхронизма частицы приходят в ускоряющий зазор не в правильной фазе и перестают ускоряться. Таким образом, циклотрон существенно ограничен нерелятивистскими энергиями частиц, в обычных циклотронах протоны можно ускорять до 20—25 МэВ. Для ускорения тяжёлых частиц до существенно больших значений энергии (до 1000 МэВ) используют модифицированную установку, изохронный циклотрон. В изохронных циклотронах для сохранения неизменной частоты обращения создаётся неоднородное, нарастающее по радиусу магнитное поле.
Фазотрон. FFAG.
Другая модификация циклотрона — синхроциклотрон (фазотрон), в котором частота ускоряющего электрического поля не остаётся постоянной, а уменьшается синхронно с частотой обращения частиц. Однако понятно, что в отличие от классического циклотрона, который может работать в непрерывном режиме, синхроциклотрон может ускорять пучок только импульсно. Наконец, самый дальний родственник циклотрона — ускоритель FFAG (Fixed Field Alternate Gradient accelerator/кольцевой фазотрон). В таком ускорителе магнитное поле не имеет азимутальной симметрии, но в процессе ускорения пучка остаётся постоянным, а частота ускоряющего электрического поля — варьируется
Циклотроны в мире
Строительство первого в Европе циклотрона (циклотрон Радиевого института) проходило в Радиевом институте (Ленинград) в период 1932—1937 годов. Начинали работу над проектом учёные Г. А. Гамов (в дальнейшем эмигрировавший в США) и Л. В. Мысовский, в дальнейшем участвовали и другие сотрудники физического отдела института под руководством В. Г. Хлопина. Работы вели Г. А. Гамов, И. В. Курчатов и Л. В. Мысовский, установка создана и запущена в 1937 году.Крупнейший в мире циклотрон — циклотрон лаборатории TRIUMF в Университете Британской Колумбии, в Ванкувере, Канада. Магнит этого циклотрона, ускоряющего ионы H− до энергии 500 МэВ, весит 4000 тонн и создаёт поле 4,6 кгс. Ускоряющее электрическое ВЧ-поле имеет частоту 23 МГц и амплитуду напряжения 96 кВ. Выпускаемый ток составляет 300 мкА. Выпуск осуществляется с помощью обдирки электронов при прохождении через графитовую фольгу.
Всем спасибо!
Добавляйтесь в группуПодписывайтесь на мой журналСтавьте «эНки»И всем приятного аппетита!
Использование [ править ]
В течение нескольких десятилетий циклотроны были лучшим источником пучков высоких энергий для ядерно-физических экспериментов; несколько циклотронов все еще используются для этого типа исследований. Результаты позволяют рассчитывать различные свойства, такие как среднее расстояние между атомами и создание различных продуктов столкновения. Последующий химический анализ и анализ частиц материала мишени может дать представление о ядерной трансмутации элементов, используемых в мишени. [ необходима цитата ]
Циклотроны можно использовать в терапии частицами для лечения рака . Ионные пучки циклотронов могут использоваться, как и в протонной терапии , для проникновения в организм и уничтожения опухолей за счет радиационного поражения , сводя к минимуму повреждение здоровых тканей на их пути. Циклотронные лучи могут использоваться для бомбардировки других атомов для получения короткоживущих изотопов, излучающих позитроны, подходящих для получения изображений ПЭТ . Совсем недавно некоторые циклотроны, которые в настоящее время установлены в больницах для производства радиоизотопов, были модернизированы, чтобы они могли производить технеций-99m . Технеций-99m — диагностический изотоп, дефицитный из-за трудностей на канадской реке Чок.средство. [ необходима цитата ]
Полезность
Циклотрон — это ускоритель частиц минимального размера: порядка 6 м 3 . Он позволяет производить радиоактивные изотопы , в частности кислород 15 ( 15 O), углерод 11 ( 11 C), азот 13 ( 13 N) и фтор 18 ( 18 F), которые используются, в частности, в медицине. Изотопы получают путем облучения мишени протонами, ускоренными циклотроном.
Фтор 18 (изотоп с коротким периодом полураспада: 109 минут) позволяет производить фтордезоксиглюкозу (ФДГ), радиоактивный сахар, который не может быть использован клеткой, который будет накапливаться преимущественно в раковых областях, которые потребляют много глюкозы. Позитронно — эмиссионной томографии (ПЭТ) позволит обнаружить некоторые виды рака в особо тонкой пути , а затем обработать их на очень ранних стадиях.
Связанные технологии [ править ]
Спиральное движение электронов в цилиндрической вакуумной камере в поперечном магнитном поле также используется в магнетроне , устройстве для создания высокочастотных радиоволн ( микроволн ). Синхротронный перемещают частицы через путь постоянного радиуса, что позволяет ему быть выполнен в виде трубы , и поэтому гораздо большего радиус , чем практично с циклотроном и синхроциклотроном . Больший радиус позволяет использовать множество магнитов, каждый из которых передает угловой момент и, таким образом, позволяет частицам с более высокой скоростью (массой) удерживаться в пределах откачиваемой трубы. Напряженность магнитного поля каждого из поворотных магнитов увеличивается по мере того, как частицы набирают энергию, чтобы угол изгиба оставался постоянным. [цитата необходима ]
Преимущества и ограничения [ править ]
60-дюймовый циклотрон Лоуренса, около 1939 года, показывает пучок ускоренных ионов (вероятно, протонов или дейтронов ), выходящих из машины и ионизирующих окружающий воздух, вызывающих голубое свечение.
Циклотронное является улучшение по сравнению с линейными ускорителями ( линейный ускоритель с) , которые были доступны , когда он был изобретен, будучи более с точкой зрения затрат и пространственно-эффективной из — за повторное взаимодействие частиц с ускоряющим полем. В 1920-х годах было невозможно генерировать мощные высокочастотные радиоволны, которые используются в современных линейных ускорителях (генерируемые клистронами).). Таким образом, для частиц более высоких энергий требовались непрактично длинные конструкции линейного ускорителя. Компактность циклотрона снижает также другие расходы, такие как фундамент, радиационная защита и ограждающее здание. Циклотроны имеют один электрический драйвер, что позволяет экономить деньги и электроэнергию. Кроме того, циклотроны способны производить непрерывный поток частиц на мишени, поэтому средняя мощность, передаваемая от пучка частиц к мишени, относительно высока. [ необходима цитата ]
М. Стэнли Ливингстон и Эрнест О. Лоуренс (справа) перед 69-сантиметровым циклотроном Лоуренса в Радиационной лаборатории Лоуренса. Изогнутый металлический каркас — это сердечник магнита, большие цилиндрические коробки содержат катушки с проволокой, которые генерируют магнитное поле. Вакуумная камера, содержащая электроды «ди», находится в центре между полюсами магнита.
Спиральная траектория циклотронного пучка только может «синхронизировать» с источниками клистрона-типа (постоянная частота) напряжения , если ускоренные частицы приближенно подчиняется законам движения Ньютона . Если частицы становятся достаточно быстрыми, чтобы релятивистские эффекты становились важными, луч становится не в фазе с осциллирующим электрическим полем и не может получить дополнительное ускорение. Поэтому классический циклотрон способен ускорять частицы только до нескольких процентов скорости света. Чтобы приспособиться к увеличенной массе, магнитное поле можно модифицировать, придавая полюсным наконечникам соответствующую форму, как в изохронных циклотронах , работая в импульсном режиме и изменяя частоту, прикладываемую к деформациям, как в изохронных циклотронах.синхроциклотронов , любой из которых ограничен уменьшающейся рентабельностью создания более крупных машин. Ограничения по стоимости были преодолены за счет использования более сложных синхротронов или современных линейных ускорителей с приводом от клистрона , оба из которых обладают преимуществом масштабируемости, предлагая большую мощность при улучшенной структуре затрат по мере увеличения размеров машин. необходима цитата
Операция
Музей искусств и ремесел — Cnam , Париж.
Структура устройства
Циклотрон — это устройство, состоящее из трех основных элементов:
- цилиндрическая вакуумная камера (своего рода коробка для пирога), диаметр которой намного больше высоты, расположенная горизонтально, где заряженные частицы циркулируют по круговым путям.
- электроды в форме полуцилиндров или D, называемые Dices (или Dees по-английски), помещенные внутри вакуумной камеры и питаемые высоким напряжением от высокочастотного электрического генератора.
- мощный электромагнит, создающий постоянное магнитное поле, перпендикулярное плоскости траектории заряженных частиц и однородное по всей поверхности вакуумной камеры.
К этому устройству мы должны добавить:
- один или несколько источников заряженных частиц, которые вводятся с низкой энергией в центр вакуумной камеры.
- один или несколько выходов в каналах пучка, которые направляют ускоренные частицы к своим целям.
- вакуумный блок, который поддерживает все пространства для циркуляции ионов под высоким вакуумом.
- системы охлаждения, которые охлаждают как магнит, так и игральные кости.
Принцип действия
Работа циклотрона анимирована в справочнике.
Циклотроны были разработаны для ускорения частиц с нерелятивистскими скоростями , то есть намного ниже скорости света . В этих условиях частицы массы , заряда и скорости , циркулирующие по круговой траектории радиуса , подвергаются действию двух антагонистических сил — центробежной силы .
м{\ Displaystyle м \;}q{\ displaystyle q \,}v{\ Displaystyle v \;}р{\ Displaystyle г \,}FПРОТИВ{\ Displaystyle F_ {C} \;}
![§ 6. циклотрон [1960 ратнер б.с. - ускорители заряженных частиц]](https://profgbo.ru/wp-content/uploads/1/2/3/123e37167e851a1ed113dc4a859ed7a5.jpeg)
-
-
- FПРОТИВзнак равномv2р{\ displaystyle F_ {C} = {mv ^ {2} \ over r} \;}
-
и центростремительная сила, создаваемая силой Лоренца магнитного поля .
B{\ Displaystyle B \,}
-
-
- FBзнак равноqvB{\ Displaystyle F_ {B} = qvB \;}
-
Согласно основному принципу динамики , = поэтому:
FПРОТИВ{\ Displaystyle F_ {C} \;}FB{\ Displaystyle F_ {B} \,}
-
-
- мvзнак равноqBр{\ Displaystyle mv = qBr \;}
-
Из этого уравнения следует, что:
Радиус ( гирорадиус ) траектории частицы равен:
-
-
- рзнак равномvqB{\ displaystyle r = {mv \ over qB} \;}
-
Пульсация и частота вращения частиц не зависят от радиуса траектории и линейной скорости частиц:ωпротивзнак равноvр{\ displaystyle {\ omega _ {c}} = {\ frac {v} {r}} \;}жпротивзнак равноωпротив2π{\ displaystyle f_ {c} = {\ frac {\ omega _ {c}} {2 \ pi}} \;}
-
-
- жпротивзнак равноv2πрзнак равноqB2πм{\ displaystyle f_ {c} = {\ frac {v} {2 \ pi r}} = {\ frac {qB} {2 \ pi m}} \;}
-
-
- Частота называется циклотронной частотой . Это зависит только от магнитного поля и типа ускоряемой частицы. Частота электрического переменного поля , приложенного к кости прикреплена к циклотронной частоте: . Таким образом, с каждым разворотом частицы получают импульс ускорения при прохождении между кубиками, их скорость увеличивается, а радиус их траектории увеличивается, но время прохождения по орбите остается постоянным и равным. В течение периода вращения . Вот почему циклотрон называется изохронным .жпротив{\ displaystyle f_ {c} \;}же{\ displaystyle f_ {e} \;}жезнак равножпротив{\ displaystyle f_ {e} = f_ {c} \;}Тпротивзнак равно1жпротив{\ displaystyle T_ {c} = {\ frac {1} {f_ {c}}} \;}
Максимальная скорость достигается, когда частицы циркулируют по периферии игральной кости, то есть когда :vмвИкс,{\ displaystyle v_ {max},}рзнак равнор{\ Displaystyle г \; = \; R}
-
-
- vмвИксзнак равноqBрм{\ displaystyle v_ {max} = {qBR \ over m} \,}
-
Кинетическая энергия частиц на выходе из циклотрона равна:
-
-
- EПРОТИВзнак равно12мvмвИкс2знак равноq2B2р22м{\ displaystyle E_ {C} = {1 \ over 2} mv_ {max} ^ {2} = {\ frac {q ^ {2} B ^ {2} R ^ {2}} {2m}} \;}
-
-
- Для частицы данной массы энергия зависит от напряженности магнитного поля и диаметра полюсов магнита, ограничивающих поверхность, пересекаемую магнитным полем. Для ферромагнитного электромагнита поле ограничено до 2 Тл. Поэтому для получения высоких энергий необходимо создавать магниты большого диаметра. Таким образом, в 1942 году Лоуренс построил серию все более крупных циклотронов, достигнув 4,40 м в диаметре.
История
Принцип ускорения ионов повторяющимися электрическими импульсами (линейное резонансное ускорение) был предложен шведским исследователем Густавом Изингом в 1928 году. Принцип был реализован Рольфом Видеро , норвежским исследователем, который готовил диссертацию в Университете Экса. Ла-Шапель в 1927 году. Его диссертация была опубликована в 1928 году. Видероэ не разрабатывал круговой ускоритель, идея которого, однако, была предложена ему одним из его товарищей. В то же время Макс Стенбек разработал концепцию циклотрона в компании Siemens , но у него не было средств опубликовать свое открытие или построить устройство. Первый патент на циклотрон был подан венгерским физиком Лео Сцилардом в 1929 году, когда он работал в Университете Гумбольдта в Берлине .
Во Франции Жан Тибо , тогда еще молодой исследователь в лаборатории Мориса де Бройля , узнал о диссертации Видеро в 1929 году. Он, в свою очередь, создал работающий линейный ускоритель. Но он отмечает, что для получения значительных ускорений необходимо иметь возможность построить устройство, выходящее за пределы лаборатории. Затем он спроектировал и построил в ноябре 1930 года круговой ускоритель. Он выступил с докладом на эту тему на Международном электроэнергетическом конгрессе, проходившем в Париже в 1932 году. После создания нескольких прототипов Жан Тибо отказался от этого направления исследований. Он опубликовал несколько фотографий своих циклотронов в своей книге « Сила атома» . Он никогда не пытался отстоять свои права на это открытие.
Эрнест Орландо Лоуренс , профессор Калифорнийского университета в Беркли , читает статью Видероэ о линейном ускорителе и воображает, что тот же принцип можно применить к круговому ускорителю. Он поручил эту реализацию своему студенту Стэнли Ливингстону, который построил первый циклотрон, введенный в эксплуатацию в 1932 году. Затем в радиационной лаборатории в Беркли Лоуренс построил серию циклотронов все большей мощности: от 69 см до 4,8 МэВ в 1932 году 94 см , 8 МэВ в 1937 г., 152 см , 19 МэВ в 1939 г. и синхроциклотрон 465 см в 1945 г. Он получил Нобелевскую премию по физике в 1939 г.
Первый европейский циклотрон построен на физическом факультете Радиевого института в Ленинграде , которым руководит Виталий Хлопин. Этот прибор, впервые предложенный Георгием Гамовым и Львом Мисовски, был изготовлен Игорем Курчатовым и введен в эксплуатацию в 1937 году. В Германии циклотрон был построен в Гейдельберге под руководством Вальтера Боте и Вольфганга Гентнера и начал работать в 1943 году.
Во Франции Фредерик Жолио хотел иметь циклотрон, когда он был назначен профессором Коллеж де Франс в 1937 году. Он обратился к Лоуренсу, который прислал ему планы. Циклотрон был построен в Цюрихе и установлен в подвале нового здания College de France в 1939 году. Разработка машины была впервые приостановлена, когда немцы оккупировали Париж. Немецкий офицер, отвечающий за наблюдение за установками, оказался физиком, коллегой Фредерика Жолио. Он помогает сделать последние штрихи и ввести машину в эксплуатацию. Циклотрон производит протоны с энергией 7 МэВ . Он работал в Коллеж де Франс до 1958 года, затем в Орсе до 1966 года. Затем он был демонтирован. Магнит используется повторно. Ускорительная камера, содержащая кости, передана в дар Музею искусств и ремесел.
На смену первому циклотрону Ирен Жолио-Кюри заказывает синхроциклотрон Philips на 160 МэВ, который установлен в Институте ядерной физики Орсе . Это устройство работало с 1958 по 1975 год.
20 ноября 1968 г. циклотрон Института ядерных наук установил на научный полигон в Гренобле был введен в эксплуатацию . Он будет усовершенствован с 1978 по 1980 год за счет постускорителя с аббревиатурой SARA и использоваться до 1998 года.
Еще один синхроциклотрон на 200 МэВ спроектирован и построен в Орсе. Он работал для исследований в период с 1978 по 1990 год, затем для протонной терапии с 1990 по 2010 год. В 2010 году циклотрон IBA C230 был установлен в новом центре протонной терапии в Орсе.
В 1963 году под кодовым названием «Проект Дракона» исследователь Анри-Поль Лендерс из Air Liquide разработал первый французский циклотрон.
Циклотрон TRIUMF, самый большой циклотрон в мире, построенный в 1968 году в Ванкувере , Канада , с радиусом 7,9 м , произвел в 2010 году протоны, которые достигают 3/4 скорости света, то есть энергии 520 МэВ . Циклотронное кольцо в Институте Пауля Шеррера в Виллигене , Швейцария , более мощное, потому что оно ускоряет протоны до 590 МэВ , и меньше, потому что оно использует более сильное магнитное поле.
Синхроциклотрон
Модулируя высокую частоту, вы делаете свой циклотрон пригодным для работы на более высоких скоростях. Для этого вы адаптируете высокую частоту к уменьшающейся частоте циклотрона. Это возможно, например, при использовании вращающегося конденсатора в резонансном контуре. Этот тип циклотрона достигает энергий до 800 МэВ с легкими ионами.
Однако изучать можно только импульсные пучки частиц, т.е. пучки частиц, испускаемые порциями, ограниченными по времени. Это существенный недостаток для большинства экспериментальных применений. Период импульсов луча слишком большой, а сам импульс слишком короткий. В результате многие измерения оказываются невозможными. Отношение длительности импульса к длительности периода также называется рабочим циклом. Для синхроциклотрона (фазотрона) это всего лишь 1%.
Действие магнитного поля на проводник с током и на движущийся заряд.
27.1. В однородном магнитном поле на горизонтальный проводник с током, направленным вправо, действует сила Ампера, направленная перпендикулярно плоскости рисунка от наблюдателя. При этом линии магнитной индукции поля направлены …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
27.2. Вблизи длинного прямолинейного проводника с током I (на рисунке ток направлен от нас) пролетает электрон. Указать направление силы Лоренца, действующей на электрон в точке С.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) сила равна нулю;
27.3. Траектория движения протона в однородном магнитном поле представляет собой окружность, расположенную в плоскости рисунка. Если протон вращается по часовой стрелке, то линии магнитной индукции поля направлены …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1)
2)
3)
4)
27.4. В магнитное поле влетает электрон и движется по дуге окружности. Протон, влетевший в это поле с такой же скоростью, будет двигаться по траектории …
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) 2 ; 2) 1 ; 3) 3 ; 4) 4 .
27.5. В однородном магнитном поле на горизонтальный проводник с током, направленным вправо, действует сила Ампера, расположенная в плоскости чертежа и направленная вверх. При этом линии магнитной индукции поля направлены …
![Циклотронсодержание а также история [ править ]](https://profgbo.ru/wp-content/uploads/1/e/e/1ee498c5cf5b441b6c18a185b60f07e4.jpeg)
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
27.6. Три прямых параллельных бесконечно длинных проводника с равными по силе токами I лежат в одной плоскости на расстоянии а друг от друга. Cила Ампера, действующая на проводник 1 со стороны двух других проводников, направлена .
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
27.7. Три прямых параллельных бесконечно длинных проводника с равными по силе токами I лежат в одной плоскости на расстоянии а друг от друга. Cила Ампера, действующая на проводник 1 со стороны двух других проводников, направлена .
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
27.8.I
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
2) растянуть рамку;
3) повернуть рамку вокруг оси
4) повернуть рамку вокруг оси
5) одновременно сжать рамку и повернуть её вокруг оси
6) одновременно растянуть рамку и повернуть её вокруг оси
27.9. Прямоугольная рамка расположена в плоскости чертежа и способна вращаться вокруг вертикальной оси
I
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) повернуть рамку вокруг оси
2) растянуть рамку;
4) повернуть рамку вокруг оси
5) одновременно сжать рамку и повернуть её вокруг оси
6) одновременно растянуть рамку и повернуть её вокруг оси
27.10. Поле создано двумя параллельными бесконечно длинными проводниками с токами I1=I2=I. Через точку А пролетает протон, как показано на рисунке. Сила, действующая на протон, направлена .
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
27.11.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
27.12. В однородное поле влетают перпендикулярно линиям магнитной индукции протон, электрон и нейтрон. На приведенном рисунке показаны траектории их движения. Установить соответствие между приведённой траекторией движения и соответствующей частицей.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) 1 – нейтрону, 2 – протону, 3 – электрону;
2) 1 – протону, 2 – электрону, 3 – нейтрону;
3) 1 – электрону, 2 – нейтрону, 3 – протону;
4) 1 – протону, 2 – нейтрону, 3 – электрону;
5) 1 – нейтрону, 2 – электрону, 3 – протону;
6) 1 – электрону, 2 – протону, 3 – нейтрону.
27.13. Две частицы q1 и q2 с одинаковыми скоростями влетают в однородное магнитное поле под углами α1= 30° и α2= 60° соответственно к линиям магнитной индукции. Если q2 =3q1 , то сила Лоренца, действующая на первую частицу . , чем сила, действующей на вторую частицу.
ВАРИАНТЫ ОТВЕТОВ:
1) в
3) в
5) в
Известные примеры [ править ]
Один из крупнейших в мире циклотронов находится в лаборатории RIKEN в Японии. Названный SRC или сверхпроводящим кольцевым циклотроном, он имеет шесть отдельных сверхпроводящих секторов и имеет диаметр 19 м и высоту 8 м. Созданный для ускорения тяжелых ионов, его максимальное магнитное поле составляет 3,8 Тл , что обеспечивает изгибающую способность 8 Тл · м. Общий вес циклотрона 8 300 т. Магнитное поле Райкена охватывает радиус от 3,5 м до 5,5 м с максимальным радиусом луча около 5 м (200 дюймов). Он ускорил ионы урана до 345 МэВ на единицу атомной массы.
В TRIUMF , национальной лаборатории ядерной физики и физики элементарных частиц Канады, находится самый большой в мире циклотрон. Главный магнит диаметром 18 м и массой 4000 т создает поле 0,46 Тл, а магнитопровод 23 МГц 94 кВ.электрическое поле используется для ускорения пучка 300 мкА. Поле TRIUMF имеет радиус от 0 до 813 см (от 0 до 320 дюймов) с максимальным радиусом луча 790 см (310 дюймов). Его большой размер частично является результатом использования отрицательных ионов водорода, а не протонов; для этого требуется более низкое магнитное поле, чтобы уменьшить электромагнитное срывание слабосвязанных электронов. Преимущество в том, что извлечение проще; Многоэнергетические многолучевые лучи можно извлечь, вставив тонкую углеродную пленку с соответствующими радиусами. TRIUMF управляется консорциумом восемнадцати канадских университетов и находится в Университете Британской Колумбии. [ необходима цитата ]
В литературе
Циклотрон упоминается в манге Silent Möbius . Старик говорит, что существа из Немезиды (другое измерение) должны были захватить все циклотроны.
Еще одно появление в комиксе: Феликс , созданный Морисом Тильё. В эпизоде 27 The Tumulus, написанном в 1951 году, персонаж указывает, что циклотрон может создавать золото, при этом признавая, что у него нет средств для установки этого типа машины.
Циклотронного упоминается в книге Удар по Айн Рэнд (1957), во время выступления Джона Галт: «Он не может вырыть яму или построить циклотрон без знания средств , необходимых для этих достижений».
