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Das Zyklotron
3.2.2021
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Was ist das Zyklotron ? Teilchenbeschleuniger bzw. Kreisbeschleuniger was passiert? . • Die geladenen Teilchen werden mit Magnetfeldern auf eine Kreisbahn gelenkt, sodass sie mehrfach die Beschleunigungsstrecke durchlaufen können Die kinetische Energie und damit die Geschwindigkeit geladener Teilchen kann nur in elektrischen Feldern erhöht werden →Lorentz-Kraft im Magnetfeld steht, immer senkrecht auf der Bahn und kann daher den Betrag der Bahn- geschwindigkeit nicht andem, sondern die Teilchen nur ablenken a) Grundriss Austritts- fenster Ablenkplatte Beschleunigungs- spannung Vakuum- kammer Teilchenbahn lonenquelle Elektroden -DAS- ZYKLOTRON In einem starken magnetischen Feld befinden sich im Vakuum zwei hohle D-förmige Elektroden, die durch einen schmalen Spalt getrennt sind ·lonen treten in Feld ein und beschreiben unter dem Einfluss der Lorentz - Kraft halbkreisförmige Bahnen Bei jedem Durchgang durch den Spalt werden sie durch eine wechselspannung geeigneter Frequenz immer weiter beschleunigt (Bahn- radius und Geschwindigkeit wachsen) ↳ Die beschleunigten Teilchen von Ablenkplatten auf das Ziel (Target) gelenkt Richtung des elektrischen Feldes muss nach jedem halben Umlauf der Teilchen umgekehrt werden →Nur so erhalten die Teilchen bei jedem Durchgang Energie ↳ Mit einer zwischen den D-förmigen Elektroden angelegten Wechselspannung konstanter Frequenz f nur möglich, weil die Umlaufdauer T=- = unabhängig vom Bahnradius r und der Bahngeschwindigkeit Vist: → Aus FZ = FL folgt: m. v² = 9.v.B B ⇒> T ř=93² 2πT = B bzw. 2TM 9.B mit w = = 2/ V = 2TC Wenn die Teilchen Geschwindigkeiten größer als 10% der Lichtgeschwindig keit c ist, so wächst deren Masse m aufgrund der relativistischen Massen- zunahme an → Teilchen geraten außer Takt mit Wechselspannung b) Aufriss Magnetspulen lonen- quelle S Vakuum- kammer N Elektroden 240.1 Zyklotron mit den D-förmigen Elektroden
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