Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 31. 3 augusti 1946 - Cyklotronens verkningssätt och användning, av Hugo Atterling
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has been proofread at least once.
(diff)
(history)
Denna sida har korrekturlästs minst en gång.
(skillnad)
(historik)
3 augusti 1946
733
Cyklotronens verkningssätt och användning
Fil. mag. Hugo Atterling, Stockholm
Accelerationen av joner till så höga energier,
att de kunna åstadkomma kärnreaktioner, är av
stor betydelse för den experimentella kärnfysiken.
De joner, som framför allt komma i fråga, äro
vätekärnor (protoner), tunga vätekärnor
(deutoner) och heliumkärnor (α-partiklar).
För att alstra snabba joner kan man använda
två i princip skilda tillvägagångssätt. Närmast
till hands ligger den direkta accelerationen, vid
vilken jonerna få genomlöpa det av en mycket
hög likspänning alstrade fältet. Härvid
bestämmes slutenergin av den till förfogande stående
likspänningen, vilken med hjälp av hittills kända
metoder kan drivas upp till högst ca 5 MV. Det
andra tillvägagångssättet består i en multipel
acceleration, vid vilken jonerna accelereras
stegvis genom att de upprepade gånger tvingas
passera ett relativt svagt elektriskt fält, motsvarande
spänningar av storleken några 10 000-tal upp till
några 100 000-tal volt.
De högsta hastigheterna för lätta joner har man
uppnått i cyklotronen, som är en anordning för
multipel acceleration. Principen för denna
apparat angavs 1930 av amerikanen E O Lawrence*,
som 1939 fick Nobelpriset för sin uppfinning.
Princip
Fig. 1 visar principen för cyklotronen.
Accelerationen utföres mellan två halvcirkulära
koppardosor, D1 och D2 (i det följande benämnda
D-elektroder). Dessa inneslutas i den evakuerade
accelerationskammaren A, som är placerad
mellan polerna på en elektromagnet. Dosorna äro
placerade med öppningarna mot varandra och
åtskilda av en smal spalt. De komma att hänga i
ett praktiskt taget homogent magnetfält med
kraftlinjerna vinkelräta mot dosornas plan.
Elektroderna matas med högfrekvent växelspänning
från en högfrekvensgenerator.
Accelerationskammaren evakueras
kontinuerligt. Vid kammarens mitt alstras medelst
jonkällan J de joner, som skola accelereras (protoner,
deutoner eller α-partiklar). I sin enklaste form
består jonkällan av en glödkatod med t.ex. en
volframspiral, som utsänder en elektronstråle i
vertikal riktning mellan D-elektroderna; den för
jonbildningen avsedda gasen (väte, tungt väte
* Metoden publicerades först av Lawrence och Edlefsen i Science
år 1930.
DK 621.385.822.5
eller helium) får läcka in i kammaren, varvid den
joniseras av elektronstrålen. Inläckningen av gas
får inte vara rikligare, än att trycket i kammaren
kan hållas vid ca 10—4 torr. Vid högre tryck
uppstå bl.a. svårigheter med urladdningar mellan de
spänningsförande elektroderna.
Om en positiv jon, exempelvis en proton,
befinner sig nära centrum av kammaren i ett
ögonblick då D1 har negativ och D2 positiv spänning,
kommer partikeln att attraheras av D1 och sugas
in i rummet inuti elektroddosan, där intet
elektriskt fält finnes. Under inverkan av magnetfältet,
som här förutsättes vara homogent ända ut till
periferin, beskriver jonen en cirkelbana och
kommer på nytt fram till spalten mellan elektroderna.
Växelspänningens frekvens antas vara så
avpassad, att en halv period är lika med den tid jonen
behöver för sin rörelse efter halvcirkeln inom D1.
Spänningen mellan D-elektroderna kommer då
att vara omkastad när jonen anländer till spalten,
dvs. D2 har nu negativ potential. Jonen attraheras
följaktligen av D2, varigenom hastigheten ökas.
Inuti D2 blir jonens bana en halvcirkel, som till
följd av den ökade hastigheten har en större radie
än den närmast föregående.
Fig. 1. Principbild av cyklotronen; den streckade linjen på
den undre bilden markerar jonens bana under acceleration.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
