ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಎಂದರೇನು?#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು 1932 ರಲ್ಲಿ ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ಲಾರೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡವು ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಬರ್ಕ್ಲಿಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಪರಮಾಣು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಸಂಶೋಧನೆ, ವೈದ್ಯಕೀಯ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು, ಡ್ಯೂಟೆರಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ?#

ಒಂದು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಎರಡು ಟೊಳ್ಳಾದ, D-ಆಕಾರದ ಲೋಹದ ಕೋಣೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಡೀಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡೀಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಾತ ಕೋಣೆಯೊಳಗೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು-ಆವರ್ತನದ ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ (AC) ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. AC ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲವು ಡೀಗಳ ನಡುವೆ ಆಂದೋಲನಗೊಳ್ಳುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ಆವೇಶಿತ ಕಣ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಪ್ರೋಟಾನ್, ಡೀಗಳ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗೆ ಚುಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡೀಗಳ ನಡುವಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಣವನ್ನು ಒಂದು ಡೀ ಕಡೆಗೆ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸುತ್ತದೆ. ಕಣವು ಡೀಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಣವನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

AC ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲದ ಆವರ್ತನವು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ಸಮಕಾಲೀನಗೊಳಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕಣವು ಪ್ರತಿ ಬಾರಿಯೂ ಡೀಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ದಾಟಿದಾಗ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಣವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಗಳಿಸಿದಂತೆ ಹೊರಗಡೆ ಸುರುಳಿಯಾಕಾರದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಕಣವು ಸುರುಳಿಯಾಕಾರದಲ್ಲಿ ಹೊರಗಡೆ ಚಲಿಸಿದಂತೆ, ಅದು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರದ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಬಿಂದುವನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಕಣವನ್ನು ತೆಳುವಾದ ಲೋಹದ ಪೊರೆಯ ಮೂಲಕ ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳ ಲಾಭಗಳು ಮತ್ತು ಅನಾನುಕೂಲಗಳು#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳು ಇತರ ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಹಲವಾರು ಲಾಭಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಸರಳತೆ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಮತ್ತು ನಿರ್ಮಿಸಲು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸರಳವಾಗಿದೆ.
• ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದಾಯಕವಾಗಿದೆ.
• ಬಹುಮುಖತೆ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳು ಕೆಲವು ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಸಹ ಹೊಂದಿವೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಗಾತ್ರ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳು ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿರಬಹುದು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು-ಶಕ್ತಿಯ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ.
• ಶಕ್ತಿಯ ಮಿತಿಗಳು: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳು ಅವುಗಳು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಮಿತಿಗೊಂಡಿವೆ.
• ಕಿರಣದ ಗುಣಮಟ್ಟ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಕಣಗಳ ಕಿರಣವು ಕಳಪೆ ಗುಣಮಟ್ಟದ್ದಾಗಿರಬಹುದು, ಇದು ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ದಿಕ್ಕುಗಳ ವಿಶಾಲ ಶ್ರೇಣಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳು ಬಹುಮುಖ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಾಗಿವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು 80 ವರ್ಷಗಳಿಗೂ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ವಿವಿಧ ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ಅವುಗಳು ಕೆಲವು ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೂ, ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳು ಪರಮಾಣು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಸಂಶೋಧನೆ, ವೈದ್ಯಕೀಯ ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಮುಂದುವರೆಸುತ್ತವೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರವು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನಲ್ಲಿನ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳ ಚಲನೆಯ ಚಿತ್ರಾತ್ಮಕ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಇದು ಕಣದ ತ್ರಿಜ್ಯ ಮತ್ತು ಅದರ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ಲಾಟ್ ಆಗಿದೆ. ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಕಣದ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆವೇಗವನ್ನು ಜೊತೆಗೆ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಆವರ್ತನವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಹೇಗೆ ಓದುವುದು#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರವು ಎರಡು-ಆಯಾಮದ ಪ್ಲಾಟ್ ಆಗಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಕಣದ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಅಡ್ಡ ಅಕ್ಷದ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲಂಬ ಅಕ್ಷದ ಮೇಲೆ ತೋರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಸೆಪರಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಎಂಬ ವಕ್ರರೇಖೆಯಿಂದ ಎರಡು ಪ್ರದೇಶಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಸ್ಥಿರ ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರ ಕಕ್ಷೆಗಳ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

• ಸ್ಥಿರ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಎಂದರೆ ಕಣದ ತ್ರಿಜ್ಯವು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವ ಕಕ್ಷೆಗಳು. ಈ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಸೆಪರಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಕೆಳಗಿನ ಬಿಂದುಗಳಿಂದ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ಅಸ್ಥಿರ ಕಕ್ಷೆಗಳು ಎಂದರೆ ಕಣದ ತ್ರಿಜ್ಯವು ಸಮಯದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುವ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ಕಕ್ಷೆಗಳು. ಈ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಸೆಪರಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಮೇಲಿನ ಬಿಂದುಗಳಿಂದ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ಕಣದ ಕೆಳಗಿನ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು:

• ಶಕ್ತಿ: ಕಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ರೇಖಾಚಿತ್ರದ ಮೇಲಿನ ಬಿಂದುವಿನ ಲಂಬ ಸ್ಥಾನದಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ಆವೇಗ: ಕಣದ ಆವೇಗವನ್ನು ಮೂಲದೊಂದಿಗೆ ಬಿಂದುವನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ರೇಖೆಯ ಇಳಿಜಾರಿನಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ: ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸೆಪರಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ನ ಇಳಿಜಾರಿನಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಆವರ್ತನ: ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್ನ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಸೆಪರಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ನ ಅಡ್ಡ ಅಕ್ಷದೊಂದಿಗೆ ಛೇದಕದಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳ ಅನ್ವಯಗಳು#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಹಲವಾರು ಅನ್ವಯಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳ ವಿನ್ಯಾಸ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಅವುಗಳು ಕಣಗಳನ್ನು ಬಯಸಿದ ಶಕ್ತಿಗೆ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಬಹುದು.
• ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳ ರೋಗನಿರ್ಣಯ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ರೋಗನಿರ್ಣಯ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಕಿರಣ ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರತೆಗಳು.
• ಶಿಕ್ಷಣ: ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ರೇಖಾಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಬಗ್ಗೆ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳಿಗೆ ಕಲಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ತತ್ತ್ವ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ಲಾರೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡವು 1932 ರಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಬರ್ಕ್ಲಿಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು.

ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಣೆಯ ತತ್ತ್ವ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಅನುರಣನೆಯ ತತ್ತ್ವದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಆವೇಶಿತ ಕಣವು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದಾಗ, ಅದು ಪರ್ಯಾಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಎರಡು ಟೊಳ್ಳಾದ D-ಆಕಾರದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ನಡುವೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಡೀಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡೀಗಳನ್ನು ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ (AC) ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ನಿಯತಕಾಲಿಕವಾಗಿ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಆವೇಶಿತ ಕಣವು ಡೀಗಳ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸಿದಂತೆ, ಅದು ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕೂ ಒಳಪಡುತ್ತದೆ. ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಣವನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದ ತ್ರಿಜ್ಯವು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕಣದ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

AC ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಣದ ಚಲನೆಯೊಂದಿಗೆ ಸಮಕಾಲೀನಗೊಳಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಕಣವು ಪ್ರತಿ ಬಾರಿಯೂ ಡೀಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ದಾಟಿದಾಗ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಇದು ಕಣವು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಗಳಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಕಣವು ಬಯಸಿದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ತಲುಪುವವರೆಗೆ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಣೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ. ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಕಣವನ್ನು ತೆಳುವಾದ ಲೋಹದ ಪೊರೆಯ ಮೂಲಕ ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ನಿರ್ಮಾಣ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ಲಾರೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡವು 1932 ರಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಬರ್ಕ್ಲಿಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ಮುಖ್ಯ ಘಟಕಗಳು#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ಮುಖ್ಯ ಘಟಕಗಳು:

• ನಿರ್ವಾತ ಕೋಣೆ: ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿತ ಕಣಗಳು ಗಾಳಿಯ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಘರ್ಷಣೆ ಹೊಂದಿ ಅವುಗಳನ್ನು ನಿಧಾನಗೊಳಿಸುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಾತ ಕೋಣೆಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
• ಎರಡು D-ಆಕಾರದ ಲೋಹದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು (ಡೀಗಳು): ಡೀಗಳನ್ನು ಪರ್ಯಾಯ ಪ್ರವಾಹ (AC) ವಿದ್ಯುತ್ ಮೂಲಕ್ಕೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. AC ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಡೀಗಳನ್ನು ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಮುಂದಕ್ಕೆ ಆಂದೋಲನಗೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಂದೋಲನಗೊಳ್ಳುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ.
• ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರ: ಡೀಗಳ ಸಮತಲಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
• ಅಯಾನ್ ಮೂಲ: ಅಯಾನ್ ಮೂಲವು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನಿಂದ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲ್ಪಡುವ ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಅಯಾನ್ ಮೂಲವು ಬಿಸಿ ತಂತಿ, ಅನಿಲ ವಿಸರ್ಜನೆ ನಳಿಕೆ ಅಥವಾ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಮೂಲವಾಗಿರಬಹುದು.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಸೂತ್ರ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಸೂತ್ರವು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ, ಕಣದ ಆವೇಶ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದ ತ್ರಿಜ್ಯದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.

ಸೂತ್ರ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$r = \frac{mv}{qB}$$

ಇಲ್ಲಿ:

• r ಎಂಬುದು ಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದ ತ್ರಿಜ್ಯವಾಗಿದೆ
• m ಎಂಬುದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂಗಳಲ್ಲಿ ಕಣದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ
• v ಎಂಬುದು ಮೀಟರ್ಗಳ ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡ್ನಲ್ಲಿ ಕಣದ ವೇಗವಾಗಿದೆ
• q ಎಂಬುದು ಕೂಲಂಬ್ಗಳಲ್ಲಿ ಕಣದ ಆವೇಶವಾಗಿದೆ
• B ಎಂಬುದು ಟೆಸ್ಲಾಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ

ವಿವರಣೆ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಲೊರೆಂಟ್ಜ್ ಬಲ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಪಡೆಯಬಹುದು, ಇದು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಆವೇಶಿತ ಕಣದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲ್ಪಡುವ ಬಲವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಲೊರೆಂಟ್ಜ್ ಬಲವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ನೀಡಲಾಗಿದೆ:

$$F = qvBsinθ$$

ಇಲ್ಲಿ:

• F ಎಂಬುದು ನ್ಯೂಟನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಬಲವಾಗಿದೆ
• q ಎಂಬುದು ಕೂಲಂಬ್ಗಳಲ್ಲಿ ಕಣದ ಆವೇಶವಾಗಿದೆ
• v ಎಂಬುದು ಮೀಟರ್ಗಳ ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡ್ನಲ್ಲಿ ಕಣದ ವೇಗವಾಗಿದೆ
• B ಎಂಬುದು ಟೆಸ್ಲಾಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ
• θ ಎಂಬುದು ವೇಗ ವೆಕ್ಟರ್ ಮತ್ತು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರ ವೆಕ್ಟರ್ ನಡುವಿನ ಕೋನವಾಗಿದೆ

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನಲ್ಲಿ, ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವು ಕಣಗಳ ವೇಗಕ್ಕೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ θ = 90°. ಇದು ಲೊರೆಂಟ್ಜ್ ಬಲ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಸರಳೀಕರಿಸುತ್ತದೆ:

$$F = qvB$$

ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದಿಂದ ಪ್ರಯೋಗಿಸಲ್ಪಡುವ ಬಲವು ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಲೊರೆಂಟ್ಜ್ ಬಲವನ್ನು ಅಭಿಕೇಂದ್ರ ಬಲಕ್ಕೆ ಸಮೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು:

$$qvB = \frac{mv^2}{r}$$

r ಗಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಿದಾಗ, ನಾವು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ:

$$r = \frac{mv}{qB}$$

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ಆವರ್ತನ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಆವೇಶಿತ ಕಣಗಳನ್ನು ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪಥದಲ್ಲಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷಿಸಲು ಬಲವಾದ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ನ ಆವರ್ತನ, ಇದನ್ನು ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಣಗಳು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವ ದರವಾಗಿದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳು#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವು ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ:

• ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿ: ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರವು ಬಲವಾಗಿದ್ದಷ್ಟು, ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ಆವೇಶಿತ ಕಣದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ: ಕಣವು ಭಾರವಾಗಿದ್ದಷ್ಟು, ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ.
• ಕಣದ ಆವೇಶ: ಕಣದ ಆವೇಶವು ಹೆಚ್ಚಿದ್ದಷ್ಟು, ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನದ ಸೂತ್ರ#

ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

$f = (qB) / (2πm)$

ಇಲ್ಲಿ:

• $f$ ಎಂಬುದು ಹರ್ಟ್ಜ್ (Hz) ನಲ್ಲಿ ಸೈಕ್ಲೋಟ್ರಾನ್ ಆವರ್ತನವಾಗಿದೆ
• $q$ ಎಂಬುದು ಕೂಲಂಬ್ಗಳಲ್ಲಿ (C) ಕಣದ ಆವೇಶವಾಗಿದೆ
• $B$ ಎಂಬುದು ಟೆಸ್ಲಾಗಳಲ್ಲಿ (T) ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ
• $m$ ಎಂಬುದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂಗಳಲ್ಲಿ (kg) ಕಣದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಾಗಿದೆ