சைக்ளோட்ரான்

சைக்ளோட்ரான்

மின் துகள்களை முடுக்குவித்து, அவை பெறும் இயக்க ஆற்றலைப் பயன்படுத்த உதவும் கருவியே சைக்ளோட்ரான் ஆகும். இது படம் 3.49 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. இதனை உயர் ஆற்றல் முடுக்குவிப்பான் என்றும் அழைக்கலாம். இது லாரன்ஸ் மற்றும் லிவிங்ஸ்டன் என்பவர்களால் 1934 இல் உருவாக்கப்பட்டது.

தத்துவம்

மின்துகள் காந்தப்புலத்திற்கு செங்குத்தாக செல்லும்போது, அது லாரன்ஸ் விசையை உணரும்.

கட்டமைப்பு

சைக்ளோட்ரானின் திட்ட வரைபடம் படம் 3.50 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஆங்கில எழுத்து ‘D' வடிவில் உள்ள இரண்டு அரைவட்ட உலோகக் கொள்கலன்களுக்கு நடுவே மின் துகள்கள் செலுத்தப்படுகின்றன. இந்த அரைவட்ட உலோகக் கொள்கலன்கள் மக்கள் (Dees) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த மக்கள் வெற்றிட அரையினுள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இப்பகுதி முழுவதும் மின்காந்தங்களினால் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சீரான காந்தப்புலத்தினால் சூழப்பட்டுள்ளது. மக்களின் தளத்திற்கு செங்குத்தாக காந்தப்புலத்தின் திசை உள்ளது. இரண்டு மக்களும் ஒரு சிறிய இடைவெளியால் பிரிக்கப்பட்டுள்ளன. அவ்விடைவெளியின் நடுவே முடுக்குவிக்க வேண்டிய மின் துகள்களை உமிழும் மூலம் S உள்ளது. உயர் அதிர்வெண் கொண்ட மாறுதிசை மின்னழுத்த வேறுபாட்டு மூலம் ஒன்றும் இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

வேலை செய்யும் முறை

அயனிமூலம் S, நேர்மின்னூட்டம் கொண்ட அயனி ஒன்றை உமிழ்கிறது எனக் கருதுக. அயனி உமிழப்பட்ட அதே நேரத்தில் எதிர் மின்னழுத்தம் கொண்ட மயினால் அந்த அயனி முடுக்கப்படுகிறது. (D-1 என்க). இங்கு மக்களின் தளத்திற்கு செங்குத்தாக காந்தப்புலம் செயல்படுவதால் அயனி வட்டப்பாதையை மேற்கொள்ளும். D-1 இல் அரை வட்டப்பாதையை அயனி நிறைவு செய்த உடன், மக்களுக்கு நடுவே உள்ள இடைவெளியை அடையும் அந்நேரத்தில் மக்களின் துருவம் (Polarity) மாற்றப்படும். (Dக்களின் மின்னழுத்தம்மாற்றப்படும்). எனவே அயனி D - 2 ஐ நோக்கி அதிக திசைவேகத்துடன் முடுக்கப்படும் இதனால் அயனி ஒரு வட்டப்பாதையை நிறைவு செய்யும். மின்துகள் q வட்டப்பாதை இயக்கத்தை மேற்கொள்ளத் தேவையான மைய நோக்கு விசையை லாரன்ஸ் விசை கொடுக்கிறது.

சமன்பாடு (3.63) லிருந்து, திசைவேகத்தில் ஏற்படும் அதிகரிப்பை அறியலாம். இவ்வாறு தொடர்ந்து நிகழும்போது மின்துகள் சுற்றும் சுருள் வட்டப்பாதையின் ஆரம் அதிகரித்துக் கொண்டே செல்லும். மின்துகளானது Dக்களின் ஓரத்தை நெருங்கும்போது, விலக்கத்தக்கட்டின் (Deflection plate) உதவியுடன் அதனை வெளியேற்றி இலக்கின் (T) மீது மோதச் செய்யலாம்.

சைக்ளோட்ரான் செயல்பாட்டின் மிக முக்கிய நிபந்தனை ஒத்திசைவு நிபந்தனையாகும். காந்தப்புலத்தில் சுழலும் நேர்மின் அயனியின் அதிர்வெண் f ஆனது, மாறாத அதிர்வெண் கொண்ட மாறுதிசை மின்னழுத்த வேறுபாட்டு மூலத்தின் அதிர்வெண்ணுக்குச் fஅலையியற்றி சமமாக இருக்கும் போது மட்டுமே ஒத்திசைவு நிபந்தனை பூர்த்தி அடைகிறது.

சமன்பாடு (3.60) இல் இருந்து

மின்துகளின் அலைவுநேரம்

மின்துகளின் இயக்க ஆற்றல்

சைக்ளோட்ரானின் வரம்புகள்

(அ) அயனியின் வேகம் வரம்புக்குட்பட்டது.

(ஆ) எலக்ட்ரானை முடுக்குவிக்க இயலாது.

(இ) மின்னூட்டமற்ற துகள்களை முடுக்குவிக்கஇயலாது .

குறிப்பு

டியூட்ரான்களை (ஒரு புரோட்டான் மற்றும் ஒரு நியூட்ரான் கொண்ட தொகுப்பு) முடுக்கமுடியும். ஏனெனில்,இதன் மின்னூட்டம், ஒரு புரோட்டானின் மின்னூட்டத்திற்குச் சமமானதாகும். ஆனால் நியூட்ரானை (சுழி மின்னூட்டம் கொண்ட துகள்) சைக்ளோட்ரான் கொண்டு முடுக்க இயலாது

பெரிலியத்தை, டியூட்ரான் கொண்டு மோதச் செய்யும்போது உயர் ஆற்றலுடைய நியூட்ரான் கற்றை வெளியேறும். இந்த நியூட்ரான் கற்றையை புற்றுநோய் தாக்கப்பட்ட பகுதியில் செலுத்தும்போது அது புற்றுநோய் செல்லின் DNA வைத்தாக்கி அழிக்கும் இதற்கு வேக - நியூட்ரான் புற்றுநோய் சிகிச்சை முறை (Fast - neutron cancer therapy) என்று பெயர்.

எடுத்துக்காட்டு 3.23

IT காந்தப்புல வலிமையில் செயல்படும் சைக்ளோட்ரானைப் பயன்படுத்தி புரோட்டான்களை முடுக்குவிக்கும் நிகழ்வில் Dக்களுக்கிடையே உள்ள மாறும் மின்புலத்தின் அதிர்வெண்ணைக் காண்க.

தீர்வு

காந்தப்புல வலிமை B = 1 T

புரோட்டானின் நிறை, mp =1.67x10-27kg

புரோட்டானின் மின்னூட்டம்,q=1.60x10-19C