Η βασική διαφορά μεταξύ κυκλοτρόν και βήτατρον είναι ότι το κυκλοτρόν χρησιμοποιεί μια σπειροειδή διαδρομή, ενώ το βητατρόν χρησιμοποιεί μια κυκλική διαδρομή για την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων.
Το Cyclotron και το betatron είναι δύο τύποι επιταχυντών σωματιδίων. Το Cyclotron είναι η αρχαιότερη μορφή του επιταχυντή, ενώ το betatron είναι σύγχρονο σε σύγκριση με αυτό. Και τα δύο αυτά συστήματα χρησιμοποιούν μαγνητικά πεδία και ηλεκτρικά πεδία για την επιτάχυνση.
Τι είναι το Cyclotron;
Το Το Cyclotron είναι ένας τύπος επιταχυντή σωματιδίων που χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων χρησιμοποιώντας μια σπειροειδή διαδρομή. Αυτή η συσκευή είναι χρήσιμη για φορτισμένα ατομικά ή υποατομικά σωματίδια. Ο ιδρυτής αυτής της συσκευής είναι ο Ernest Orlando Lawrence.
Όταν εξετάζουμε το σχεδιασμό ενός κυκλοτρονίου, περιέχει δύο κούφια ημικυκλικά (σπειροειδή) ηλεκτρόδια. Αυτά τα ηλεκτρόδια είναι γνωστά ως dees. Και, αυτά τα δύο ηλεκτρόδια είναι τοποθετημένα πλάτη με πλάτη και τοποθετούνται σε έναν εκκενωμένο θάλαμο μεταξύ των πόλων ενός μαγνήτη.
Όταν εξετάζουμε τη μέθοδο λειτουργίας, έχει ένα ηλεκτρικό πεδίο το οποίο εναλλάσσεται ως προς την πολικότητα του. Τα σωματίδια που πρέπει να επιταχυνθούν σχηματίζονται κοντά στο κέντρο της συσκευής. Εδώ, το ηλεκτρικό πεδίο ωθεί τα σωματίδια στα άκρα. Επίσης, υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο που οδηγεί τα σωματίδια σε μια ημικυκλική διαδρομή. Με την πάροδο του χρόνου, τα σωματίδια επιταχύνονται από το ένα dee στο άλλο.
Εικόνα 01: Μέθοδος λειτουργίας ενός Cyclotron
Ωστόσο, αυτή η συσκευή μπορεί να επιταχύνει πρωτόνια με ενέργειες μικρότερες από 25 εκατομμύρια eV. Επομένως, είναι ένας σημαντικός περιορισμός για αυτήν τη συσκευή. Προκειμένου να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, μπορούμε να αλλάξουμε τη συχνότητα της εναλλασσόμενης τάσης που αποτυπώνεται στα dees. Τότε η συσκευή ονομάζεται σύγχροκυκλοτρο.
Τι είναι το Betatron;
Το Betatron είναι ένας τύπος επιταχυντή σωματιδίων που τροποποιείται κυρίως για να επιταχύνει σωματίδια βήτα ή ηλεκτρόνια. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρικό πεδίο και ένα μαγνητικό πεδίο για την επιτάχυνση. Τα σωματίδια επιταχύνονται σε κυκλική τροχιά.
Εικόνα 02: A Betatron
Όταν εξετάζουμε τη δομή ενός betatron, περιέχει έναν εκκενωμένο σωλήνα. Αυτός ο σωλήνας κατασκευάζεται σε έναν κυκλικό βρόχο και είναι ενσωματωμένος σε έναν ηλεκτρομαγνήτη. Οι περιελίξεις του ηλεκτρομαγνήτη είναι παράλληλες με τον κυκλικό σωλήνα. Εδώ, ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα τείνει να παράγει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο που περιοδικά αντιστρέφει την κατεύθυνση. Η επιτάχυνση του ηλεκτρονίου επηρεάζεται από δύο δυνάμεις: δύναμη που ενεργεί προς την κατεύθυνση της κίνησης και δύναμη που ενεργεί σε ορθή γωνία προς την κατεύθυνση της κίνησης. Αυτές οι δύο δυνάμεις είναι σημαντικές για τη διατήρηση της κυκλικής διαδρομής του ηλεκτρονίου στον βρόχο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Cyclotron και Betatron;
Το Το Cyclotron είναι ένας τύπος επιταχυντή σωματιδίων που χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων χρησιμοποιώντας μια σπειροειδή διαδρομή. Το Betatron είναι ένας τύπος επιταχυντή σωματιδίων που τροποποιείται κυρίως για να επιταχύνει σωματίδια βήτα ή ηλεκτρόνια. Η βασική διαφορά μεταξύ του κυκλοτρόνου και του βήτατρον είναι ότι το κυκλοτρόνιο χρησιμοποιεί μια σπειροειδή διαδρομή, ενώ το βητατρόν χρησιμοποιεί μια κυκλική διαδρομή για την επιτάχυνση των ηλεκτρονίων.
Επιπλέον, μια άλλη διαφορά μεταξύ cyclotron και betatron είναι ότι το cyclotron περιέχει δύο ηλεκτρόδια που ονομάζονται dees τοποθετημένα πλάτη με πλάτη, ενώ το betatron περιέχει έναν εκκενωμένο σωλήνα που μετατρέπεται σε κυκλικό βρόχο και αυτός ο βρόχος είναι ενσωματωμένος σε έναν ηλεκτρομαγνήτη. Όταν εξετάζεται η μέθοδος λειτουργίας, σε ένα κυκλοτρόνιο, τα φορτισμένα σωματίδια επιταχύνονται από το ένα dee στο άλλο λόγω της επίδρασης του ηλεκτρικού πεδίου και του μαγνητικού πεδίου. Στο βήτατρον, τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται λόγω της δράσης δύο δυνάμεων: δύναμης που ενεργεί προς την κατεύθυνση της κίνησης και δυνάμεων που δρουν σε ορθή γωνία προς την κατεύθυνση της κίνησης.
Το παρακάτω infographic δείχνει περισσότερες συγκρίσεις που σχετίζονται με τη διαφορά μεταξύ cyclotron και betatron.
Σύνοψη – Cyclotron vs Betatron
Το Cyclotron και το betatron είναι δύο τύποι επιταχυντών σωματιδίων. Η βασική διαφορά μεταξύ του κυκλοτρόνου και του βήτατρον είναι ότι το κυκλοτρόν χρησιμοποιεί μια σπειροειδή διαδρομή, ενώ το βητατρόν χρησιμοποιεί μια κυκλική διαδρομή για την επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων.
