Um cíclotron é um tipo de acelerador de partículas. O recurso direto de acelerar íons pela diferença de potencial apresentava grandes dificuldades experimentais associadas a campos elétricos intensos. O cíclotron impede essas dificuldades por intermédio da aceleração múltiplo dos íons até atingir velocidades elevadas sem o emprego de altas tensões.
A maioria dos atuais aceleradores de partículas de alta energia descendem do primeiro cíclotron de prótons de 1 MeV desenvolvido por Ernest Lawrence e M. Stanley Livingston em Berkeley (Califórnia, EUA. O post original publicado pela revista Physical Review, volume 40, de 1 de abril de 1932, intitulado “Produção de íons leves de alta velocidade sem o emprego de grandes tensões”, descreve este original invenção.
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O primeiro cíclotron pela américa do Sul foi fabricado pelo engenheiro argentino Mario Báncora, que foi discípulo de Lawrence Berkeley. O cíclotron é composto de duas placas semicirculares ocas, que são construídos com tuas bordas diametrales adjacentes dentro de um campo magnético uniforme que é normal ao plano das placas e se faz o vácuo. Essas placas são aplicadas oscilações de alta freqüência que produzem um campo elétrico oscilante pela região diametral entre ambas. O campo magnético é ajustado de modo que o tempo fundamental pra percorrer o trajeto semicircular dentro do eletrodo, seja aproximado ao semiperiodo das oscilações.
No resultado, no momento em que os íons tornam a região intermediária, o campo elétrico terá investido o seu endereço e os íons receberão sendo assim um segundo acrescento de velocidade ao atravessar pelo interior da outra ‘D’. Como os raios das trajetórias são proporcionais às velocidades dos íons, o tempo que é necessário para o percurso de uma trajetória semicircular é independente de suas velocidades.
Sua energia cinética término será tantas vezes maior do que a que corresponde à tensão aplicada aos eletrodos multiplicado pelo número de vezes que o íon passou na localidade intermediária entre as ‘Ds’. Uma partícula carregada descreve um semicírculo em um campo magnético uniforme.
·vxB (q: carga, v, B: vetores velocidade e campo magnético). ·v·B, tua direção radial para o centro da circunferência. Aplicando a segunda lei de Newton ao movimento circular uniforme, obtemos o raio da circunferência. O íon é acelerado pelo campo elétrico existente entre as D’s.
Aumenta a sua energia cinética em uma quantidade semelhante ao objeto de tua carga na diferença de potencial existente entre as D’s. Quando o íon completa de um semicírculo em tempo permanente P1/2, se inverte a polaridade que o íon é mais uma vez acelerado pelo campo existente pela região intermediária. O íon mais uma vez, se intensifica a tua energia cinética em uma quantidade parecido ao artefato de sua carga pela diferença de potencial existente entre as D’s.
A energia encerramento do íon é nqV, sendo n o número de vezes que o íon passa pela localidade entre as D’s., Podemos calcular o semiperiodo, tendo em conta que o tempo que leva a um íon contar um semicírculo é o mesmo e independente de sua rádio. Você tem um sistema que guarda certa analogia com as oscilações forçadas de uma partícula unida a uma mola elástica. A partícula (ion), o campo magnético tem um momento (ou freqüência) natural que temos calculado previamente. A potência oscilante é representada pelo potencial optativo. Quando a freqüência (ou período) do potencial optativo coincidir com a freqüência (ou período) de uma partícula que descreve as órbitas semicirculares, ocorre o fenômeno da ressonância. A partícula vai ganhando continuamente energia que disponibiliza o potencial optativo. Quando não coincidem, o íon vai ganhando energia no começo, no entanto chega um período em que a perde e acaba parando na região intermediária entre as D’s.