साइक्लोट्रोन की बनावट सिद्धांत तथा कार्यविधि का संचित्र वर्णन करें।

Explanation

साइक्लोट्रोन का सिद्धांत, बनावट तथा कार्य, सिद्धांत - जब किसी धनावेशित कण उच्च आवृत्ति विद्युत क्षेत्र में प्रबल चुंबकीय क्षेत्र का प्रयोग करते हुए बार-बार गति कराई जाती है तो यह त्वरित होता है तथा पार्यप्त मात्रा में अत्यधिक ऊर्जा प्राप्त कर लेता है। बनावट - यह दो खोखले D-आकृति के धात्विक कक्षों का बना होता है, जीने डीस कहते है । इन डीस के मध्य कुछ अंतराल रखा जाता है, जिसमे धनावेशित कणो के स्रोत को रखा जाता है। डीस को उच्च आवृत्ति दोलक से जोड़ा जाता है जो कि डीस के अंतराल में उच्च आवृत्ति विद्युत क्षेत्र प्रदान करता है । इस व्यवस्था को प्रबल विद्युत चुंबक के दो ध्रुवो के मध्य रखा जाता है। इस विद्युत चुंबक के कारण चुंबकीय क्षेत्र अर्धचंद्र के तल के लंबवत होता है । जो कि नीचे है।

कार्यप्रणाली - यदि O से कोई धनावेशित कण (प्रोटोन) उत्सर्जित होता है तथा जब `D_(2)`, ऋणवेषित होती है व `D_(1)` धनावेशित होती है तो कण `D_(2)` की ओर त्वरित होता है । जैसे ही यह `D_(2)` में प्रवेश करता है यह धात्विक कण के विद्युत क्षेत्र में घिरा जाता है। `D_(2)` में यह चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत गति करता है । इसलिए `D_(2)` में यह अर्धवृताकार पथ का अनुकरण करता है। अर्धवृत पूर्ण करने के पश्चात जब डीस की ढृणता उत्क्रमित हो जाती है तो यह डीस के मध्य अंतराल में प्रवेश करता है। अब प्रोटोन `D_(1)` की ओर त्वरित होता है। अब यह `D_(1)` में प्रवेश करता है तथा चुंबकीय क्षेत्र के कारण अर्धवृत्ताकार पथ का अनुसरण करता है, जो कि प्रोटॉन की गति के लम्बवत होता है । यह प्रक्रिया तब तक चलती रहती है जब तक कि प्रोटॉन डीस निकाय कि परिधि तक नहीं पंहुच जाये। इस स्थिति में प्रोटॉन विशेष प्लेट द्वारा विक्षेपित हो जाता है जो कि खिड़की `(omega)` में से होता हुआ लक्ष्य से टकराता है।
चूँकि प्रोटोन अर्धचंद्र में चुंबकीय क्षेत्र `(vec(B))` के लम्बवत गति करता है अंत: इस पर लग बल- `F= qVB`
चूँकि कण वृत्ताकार पथ पर गतिशील है अंत: उस पर कार्यरत अभिकेंद्रिय बल
`F= (mV^(2))/(r )` अंत `(mV^(2))/(r ) = qVB, r= (mV)/(q B)` ...(i)
D के भीतर कण का पथ अर्धवृत्ताकार होता है, अंत कण के द्वारा D के भीतर गुजरा गया समय `t= (pi r)/(V)`
समी (i) से `V= (qBr)/(m)` अंत `t = (pi r xx m)/(q Br) = (pi m)/(q B), t= (pi m)/(q B)`
अंत उपरोक्त सभी से यह ज्ञात होता है कि समय कण के वेग तथा अर्धवृत्तीय पथ कि त्रिज्या पर निर्भर नहीं है।