Kluczowa różnica między cyklotronem a betatronem polega na tym, że cyklotron używa ścieżki spiralnej, podczas gdy betatron używa ścieżki kołowej do przyspieszania naładowanych cząstek.
Cyklotron i betatron to dwa rodzaje akceleratorów cząstek. Cyklotron jest najwcześniejszą formą akceleratora, podczas gdy betatron jest w porównaniu z nim nowoczesny. Oba te systemy wykorzystują do przyspieszania pola magnetyczne i pola elektryczne.
Co to jest cyklotron?
Cyklotron to rodzaj akceleratora cząstek, który służy do przyspieszania naładowanych cząstek za pomocą spiralnej ścieżki. To urządzenie jest przydatne w przypadku naładowanych cząstek atomowych lub subatomowych. Założycielem tego urządzenia jest Ernest Orlando Lawrence.
Rozważając projekt cyklotronu, zawiera on dwie puste półokrągłe (spiralne) elektrody. Te elektrody są znane jako dees. I te dwie elektrody są zamontowane tyłem do siebie i są umieszczone w próżniowej komorze pomiędzy biegunami magnesu.
Rozważając metodę działania, ma pole elektryczne o zmiennej polaryzacji. Cząsteczki, które wymagają przyspieszenia, powstają w pobliżu środka urządzenia. Tutaj pole elektryczne wpędza cząstki w czyn. Ponadto istnieje pole magnetyczne, które prowadzi cząstki po torze półkolistym. Z czasem cząstki ulegają przyspieszeniu z jednego stopnia na drugi.
Rysunek 01: Metoda działania cyklotronu
Jednak to urządzenie może przyspieszać protony o energiach poniżej 25 milionów eV. Dlatego jest to główne ograniczenie tego urządzenia. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, możemy zmieniać częstotliwość napięcia przemiennego wywieranego na dudnikach. Wtedy urządzenie nazywa się synchrocyklotronem.
Co to jest Betatron?
Betatron to rodzaj akceleratora cząstek, który jest modyfikowany głównie w celu przyspieszenia cząstek beta lub elektronów. To urządzenie wykorzystuje do przyspieszania pole elektryczne i pole magnetyczne. Cząstki są przyspieszane po orbicie kołowej.
Rysunek 02: Betatron
Rozważając strukturę betatronu, zawiera on próżniową rurkę. Ta rurka jest wykonana w okrągłej pętli i jest osadzona w elektromagnesie. Uzwojenia elektromagnesu są równoległe do okrągłej rurki. Tutaj zmienny prąd elektryczny ma tendencję do wytwarzania zmiennego pola magnetycznego, które okresowo zmienia kierunek. Na przyspieszenie elektronu wpływają dwie siły: siła działająca w kierunku ruchu oraz siła działająca pod kątem prostym do kierunku ruchu. Te dwie siły są ważne w utrzymaniu kołowej ścieżki elektronu w pętli.
Jaka jest różnica między cyklotronem a betatronem?
Cyklotron to rodzaj akceleratora cząstek, który służy do przyspieszania naładowanych cząstek za pomocą spiralnej ścieżki. Betatron to rodzaj akceleratora cząstek, który jest modyfikowany głównie w celu przyspieszenia cząstek beta lub elektronów. Kluczową różnicą między cyklotronem a betatronem jest to, że cyklotron wykorzystuje ścieżkę spiralną, podczas gdy betatron wykorzystuje ścieżkę kołową do przyspieszania elektronów.
Ponadto, kolejna różnica między cyklotronem a betatronem polega na tym, że cyklotron zawiera dwie elektrody zwane dees zamontowane tyłem do siebie, podczas gdy betatron zawiera próżniową rurkę, która jest wykonana w okrągłej pętli i ta pętla jest osadzona w elektromagnesie. Rozważając sposób działania, w cyklotronie naładowane cząstki są przyspieszane od jednego do drugiego pod wpływem pola elektrycznego i pola magnetycznego. W betatronie elektrony są przyspieszane w wyniku działania dwóch sił: siły działającej w kierunku ruchu i sił działających pod kątem prostym do kierunku ruchu.
Poniższa infografika pokazuje więcej porównań związanych z różnicą między cyklotronem a betatronem.
Podsumowanie – Cyklotron kontra Betatron
Cyklotron i betatron to dwa rodzaje akceleratorów cząstek. Kluczowa różnica między cyklotronem a betatronem polega na tym, że cyklotron wykorzystuje ścieżkę spiralną, podczas gdy betatron wykorzystuje ścieżkę kołową do przyspieszania naładowanych cząstek.
