Cyclotron: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
Geen bewerkingssamenvatting |
k sp |
||
Regel 2:
== Werking ==
Het versnellen gebeurt door de geladen deeltjes (meestal afkomstig van een [[ionenbron]]) na injectie in het centrum van een [[cilindrisch]]e [[
== Historie ==
Regel 10:
Naarmate de door cyclotrons bereikbare energie hoger werd, konden steeds nieuwe verschijnselen worden ontdekt. Bij het streven naar een hogere deeltjesenergie werd het noodzakelijk om rekening te houden met [[Albert Einstein]]'s <math>E=mc^2</math> effect (zie [[relativiteitstheorie]]): het bij toenemende snelheid en energie zwaarder worden van de deeltjes, waardoor de omlooptijd in een constant magneetveld tijdens de versnelling toeneemt. Enerzijds kan hieraan worden tegemoet gekomen door de frequentie van het wisselend elektrisch veld te variëren ([[frequentiemodulatie]]) over een periode tijdens welke een ‘burst’ deeltjes vanuit het centrum tot de buitenste baan wordt versneld. Zo ontstond naast het klassieke cyclotron het [[synchrocyclotron]] en het [[synchrotron]]. Hierbij worden de kortdurende deeltjesbursts met relatief lange tussenpozen afgeleverd. Anderzijds kan men het gemiddelde verloop van het magneetveld naar buiten toe zo laten toenemen dat de omlooptijd constant blijft ([[isochroon]] cyclotron, bijvoorbeeld [[klaverblad cyclotron]]). In dit geval ontstaat er een constante bundel deeltjes. Tenzij speciale voorzorgen ([[stochastische extractie]]) worden genomen vertoont de bundel wel nog de ‘substruktuur’ van groepen gezamenlijk versnelde deeltjes, in de vorm van scherpe piekjes met de periode van het hoogfrequent elektrisch veld. Omstreeks 1940 werd in Berkeley begonnen aan het ontwerp van een synchrocyclotron met een diameter van 184 inch (467 cm) voor versnellingsenergieën boven 100 MeV, dat – vertraagd door de tweede wereldoorlog (WO-II) – in [[1946]] voltooid werd. In het onderzoeksprogramma met deze machine zijn tal van belangrijke ontdekkingen gedaan en baanbrekende meetgegevens verzameld. Dit model is als uitgangspunt genomen bij het ontwerp van talrijke cyclotrons elders.
Om de bundelintensiteit (aantal versnelde deeltjes per seconde) te verhogen werd naast verbeteringen van de ionenbron en het
Cyclotrons sterk variërend in afmeting, bundelenergie, bundelintensiteit en te versnellen deeltjessoorten werden in de tweede helft van de twintigste eeuw in veel landen in gebruik genomen, voornamelijk voor onderzoek in de [[kernfysica]] en [[deeltjesfysica]] en toepassingen daarvan. In 2009 staan de krachtigste cyclotrons in de onderzoeksinstituten TRIUMF[http://www.triumf.ca/research/research-facilities/main-cyclotron-proton-beam-lines] in [[Vancouver]], [[Canada]], en het Paul Scherrer Institute (PSI) [http://www.psi.ch/science/large-scale-facilities], bij [[Zürich (stad)|Zürich]], [[Zwitserland]]. Vanaf de jaren 1950 worden ook kleine ‘tabletop’-cyclotrons gebouwd voor diverse kernfysische toepassingen, aanvankelijk met bundel energieën van ongeveer 10 MeV. Tegenwoordig wordt gewerkt aan zo klein, goedkoop en efficiënt mogelijke apparaten van hoge intensiteit met energieën van tientallen MeV, vooral ten behoeve van de synthese van [[radio-isotoop|radioisotopen]], van [[radiotherapie]] en [[materiaalanalyse]].
|