ما هو جهاز ال Cyclotron ؟

1. ما هو جهاز ال Cyclotron؟ هو نوع من أنواع المسرعات النووية التي تسرع الشحنات الكهربية على عدة مراحل بتطبيق فرق جهد صغير نسبيًا

2. نقطتين أساسية يجب فهمها ( بخصوص المجالات المغناطيسية والكهربية وتأثيرها على جسيم مشحون ) • عند وجود جسيم مشحون في مجال كهربي، فإنه يتأثر بقوة تسبب تسارعه في اتجاه المجال إذا كانت هذه القوة في اتجاه حركة الجسيم فمن الواضح أن هذا التسارع يزيد سرعة حركة الجسيم وبالتالي طاقته ( وهذا هو الهدف من الجهاز ). + أما في إذا كان مشحونًا بشحنة سالبة فإنه يتحرك في اتجاه معاكس لاتجاه المجال -

3. نقطتين أساسية يجب فهمها ( بخصوص المجالات المغناطيسية والكهربية وتأثيرها على جسيم مشحون ) اتجاه المجال المغناطيسي خارج من الصفحة 2- إذا تحرك جسيم مشحون خلال مجال مغناطيسي، فإنه يقع تحت تأثير قوة متعامدة مع اتجاه حركته (أي اتجاه متجه السرعة) ومتعامدة مع اتجاه المجال المغناطيسي. مثل هذه القوة تجعل الجسيم يغير اتجاه حركته دون تغيير سرعته. وهذا يعني أنه في منطقة مجال مغناطيسي واسعة بشكل كافٍ فإن الجسيم سيتحرك في مسار دائري. إن نصف قطر المسار يعتمد على سرعة الجسيم وقوة المجال المغناطيسي. r F + V

4. D1 D2 تركيب الجهاز يتكون من قطعتين معدنية مجوفة ( ( two dees D1 ,D2 توضع بحيث تكون الحواف المستقيمة متواجهة ومتوازية ومزاحة قليلاً عن بعضها البعض تتصل بمصدر فرق جهد متردد مصدر انتاج الجسيمات توصل الـ dees بمصدر لفرق جهد متردد ذا تردد عالٍ ينتج مجال كهربي في الفجوة بين الـ dees بحيث عندما يكون D1 سالب يكون D2 موجب وبالعكس في المنطقة بين الـ dees يوجد مصدر ينتج جسيمات مشحونة

5. S N تركيب الجهاز الجهاز كامل يوضع بين قطبين متواجهين لمغناطيس كهربي يعطي مجال مغناطيسي قوي في اتجاه عمودي على السطح المحتوي على الـ dees

6. D1 D2 ماذا يحدث داخل الجهاز؟ نفرض أن جسيم كتلته m وشحنته +q عند إطلاقه من المصدرS في اللحظة التي يكون فيها D1 موجب وD2 سالب فإنه يتحرك متجهًا إلى D2 يوجد مجال مغناطيسي اتجاهه خارج من الصفحة بينما يستعد الجسيم للخروج من D2 ليدخل D1 تنقلب D1 سالب وD2 موجب مما يسبب تسارع الجسيم نحو D1.. وهكذا دواليك ـــ ـــ S + +

7. هيّا بنا نلعب! http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/cyclotron/cyclotron.html

8. ملاحظــــة مما سبق لاحظنا أن 1- المجال الكهربي يزيد من طاقة الجسيم فيسارع 2- المجال المغناطيسي يجعل الجسيم يتحرك في مسار دائري 3- كلما زادت السرعة زاد نصف قطر المسار.

9. صور للجهاز

10. صور للجهاز يمكن رؤية الشعاع المسرع من خلال نافذة جانبية لأول مرة شوهد الشعاع الخارج من الجهاز في 26 مارس عام 1936م لماذا يظهر الشعاع باللون الأزرق؟؟

11. عودة إلى الموضوع الأصلي

14. لتتم هذه العملية لابد أن يكون تردد فرق الجهد ثابت أي لا يتغير بتغير نصف القطر. القوة المؤثرة على الجسم: Fc = mv2\r eq. 1 FB = qvxB = qvB sinθ بما أن الزاوية بين المجال المغناطيسي والمستوى الذي تتحرك فيه الشحنة هي الزاوية بين متجه المجال المغناطيسي ومتجه السرعة وتساوي 90ْ.  FB = qvB eq.2 بمساواة القوى المغناطيسية والقوى المركزية نحصل على:- qvB = mv2\r eq.3 ω = v\r ω = qB\m من معادلة 3 f = ω\ 2Pi = qB\ ( 2Pi*m) إذا التردد لا يعتمد على نصف قطر المدار.