سیکلو ترونها و سنکروترونها

سیکلو ترون که نخستین بار در سال 1932/1311 توسط ارنست لارنس در دانشگاه کالیفرنیا برکلی ساخته شد. ذرات بارداری ملنند هسته های هیدروژن (پروتون ها) و هسته های هیدروژن سنگین (دو ترونها) را تا انرژیهای بالا شتاب می دهد به طوری که بتوان از آنها در آزمایشگاههای اتم شکنی استفاده کرد.
اگرچه امروزه دیگر از این سیکلو ترونها استفاده نمی شود اما به دو دلیل آنها را اینجا مورد بحث قرار می دهیم:
1-سیکلو ترون دارای چهار چوب بسیار مناسبی بربی مطالعه اثر میدان های مغناطیسی و الکتریکی بر روی ذره باردار است.
2- سیکلو ترون راه گشای تولید نسل های متعددی از شتاب دهنده های اصلاح شده است که سنکترون و پرو تون یکی از آنهاست
وسائل اخیر امکانات باز هم بیشتری برای مطالعه بر هم کنش ذرات باردار مغناطیسی و الکتریکی فراهم کرده اند هر چند که این مسئله هدف اصلی کاربرد آنها نیست.
در یک چشمه نوری واقع در مرکز سیکلو ترون مو لکولهای دوتریم ( هیدروژن سنگین) به وسیله الکترو نهایی که انرژی آنها بیسار زیاد است بمباران می شوند به طو ری که هنگام بر خورد یون های مثبت زیادی آزاد می شوند. بیشتر این یون ها دو تریوم های آزادی هستند که به طریق خاصی از سوراخی واقع در دیوار چشمه یونی وارد سیکلا ترون و شتابدار می شوند.

در سیکلو ترون برای شتاب دادن یون از یک اختلاف پتانسیل نسبتا بزرگ استفاده می شود ولی بتید یون چندین مرتبه از این اختلاف پتانسیل عبور کند.برای انحراف و دوران یون ها از میدان مغناطیسی استفاده می شود و یون ها و بار ها از پتانسیل شتابدهنده عبور می کنند. جسمی به نامD که از ورقه های مسی ساخته شده و بخشی از یک نوسان گر الکتریکی را تشکیل می دهد در شکاف میان دی ها یک اختلاف پتانسیل شتاب دهنده بر قرار می کند. جهت این اختلاف پتانسیل در هر ثانیه چند میلیون مرتبه عوض می شود.
دی ها در یک میدان مغناطیسی که جهت آن به طرف خارج صفحه مسی است قرار می گیرد. این میدان به وسیله یک آهنربای الکتریکی بزرک تولید می شود. بالاخره فضایی که یون ها در آن حرکت می کنند در فشار بسیار ناچیزی تخلیه می شود. اگر این کار صورت نگیرد یون ها به طور پیوسته با مو لکول های هوا بر خورد می کنند.
فرض کنید دو ترونی که از چشمه یونی خارج می شود در مقابل یکی از دی ها مثلا دی منفی قرار گیرد .دو ترون به طرف این یون شتاب می گیرد و وارد آن می شود . در داخل دی دوترون به وسیله دیواره های مسی دی ها از اثر میدان الکتریکی محفوظ می شود. ولی دی ها مانع تاثیر میدان مغناطیسی نمی شوند و در نتیجه یون منحرف می شود و در یک مسیر دایره ای حرکت می دکند.