0000047 (11)

Wynika stąJ, że jądro helu musi przebyć różnicę potencjałów wynoszącą milion woltów, aby mogło stać się sztuczną cząstką a, to znaczy uzyskać energię, jaką ma cząstka a pochodząca z naturalnego rozpadu promieniotwórczego.

Proton lub inna cząstka naładowana (w zależności od ładunku i masy cząstki) musiałaby przebyć odpowiednio inną różnicę potencjałów.

Metody przyśpieszania cząstek naładowanych, akceleratory. Jednym z prostszych urządzeń pozwalających uzyskiwać wysokie różnice potencjałów 2-5 MV jest generator elektrostatyczny Van de Graaffa, należący do typu akceleratorów liniowych. Pomijając opis

Ryc. 1.25. Duanty cyklotronu: H — linie sit kierującego pola magnetycznego, E — przyśpieszające pole elektryczne.

tego urządzenia, należy stwierdzić, że z wielu powodów szukano nowych rozwiązań technicznych.

Kolejnym osiągnięciem w tej dziedzinie było skonstruowanie przez Lawrence’a akceleratora cyklicznego (1930-36), zwanego cyklotronem. Idea tego urządzenia jest następująca.

Zamiast rozpędzać jony pod wysokim stałym napięciem, wynoszącym np. 8 MV, wystarczy użyć w tym celu znacznie niższego napięcia, np. 10 kV i proces przyśpieszania wielokrotnie (w tym przypadku 800 razy) powtórzyć.

W cyklotronie Lawrence’a jony poddane są działaniu silnego pola elektrycznego zmiennego, które rozpędza je kolejnymi „pchnięciami". Budowa urządzenia i zasada działania przedstawia się w sposób podany poniżej.

Elektrody cyklotronu zw'ane duantami zbudowane są w kształcie połówek okrągłej puszki przeciętej wzdłuż średnicy i odsuniętych od siebie na niewielką odległość. We wnętrzu duantów istnieje próżnia. Przyłożona do elektrod różnica potencjałów powoduje, że w szczelinie między duantami istnieje pole elektryczne, pod wpływem którego będą przyśpieszane jony. We wnętrzu puszki pole nie istnieje na skutek działania osłony (puszka Faradaya). Duanty cyklotronu (A, B) umieszczone są między biegunami silnego elektromagnesu, którego linie sił skierowane są prostopadle do płaszczyzny elektrod. Rozkład linii sił pola elektrycznego i magnetycznego przedstawia ryc. 1.25.

Zadaniem pola magnetycznego jest zakrzywienie toru przyśpieszonej w polu elektrycznym cyklotronu cząstki, tak by zatoczyła ona w duancie półkole i wpadła ponownie do szczeliny, w której w tym czasie nastąpiła zmiana kierunku pola elektrycznego. Rozpędzona cząstka dozna drugiego impulsu przyśpieszającego w szczelinie i z większą niż poprzednio prędkością wejdzie w obszar drugiego duantu, gdzie podobnie pod wpływem działania sil pola magnetycznego „zawrócona” zostanie po torze kołowym z powrotem do szczeliny, w której znowu nastąpiła zmiana kierunku pola elektrycznego, tak że cząstka dozna dalszego impulsu przyśpieszającego. Powtarzając cykl przyśpieszania wielokrotnie, cząstka uzyska wzdłuż przebytej w cyklotronie drogi (gęsta spirala) bardzo dużą prędkość, a co za tym idzie dużą energię. W końcowej fazie zostanie (za pomocą dodatkowej elektrody odchylającej) wyprowadzona na zewnątrz cyklotronu, gdzie umieszczona jest tarcza z substancji, którą chcemy poddać „bombardowaniu”. Bieg cząstki w cyklotronie przedstawiony jest na ryc. 1.26.

Cyklotron oraz inne akceleratory, których opis pomijamy, służą do przyśpieszania

53