Hvorfor bruges cyclotron ikke til at fremskynde elektron?

1. Relativistiske effekter:

* Elektroner er meget lettere end protoner eller andre tungere ioner. Når elektroner accelererer til høje hastigheder, nærmer deres hastighed siges lysets hastighed. Dette fører til betydelige relativistiske effekter, herunder en stigning i masse og en ændring i radius for deres cirkulære sti.

* Cyclotron er afhængig af et fast magnetfelt og radiofrekvens (RF) spænding. Dette design fungerer godt for partikler med konstant masse. Imidlertid forstyrrer den stigende masse af elektroner på grund af relativistiske virkninger synkroniteten mellem RF -spændingen og elektronens bevægelse, hvilket får dem til at miste energi og ikke fremskynde effektivt.

2. Synchrotron -stråling:

* Elektroner, der bevæger sig i en cirkulær sti, udsender elektromagnetisk stråling kaldet synchrotronstråling. Dette strålingstab er proportionalt med den fjerde effekt af elektronens energi.

* For elektroner bliver energitabet på grund af synkrotronstråling betydeligt ved relativt lave energier, At gøre cyclotroner ineffektive til opnåelse af høje elektronenergier.

3. Alternative acceleratorer:

* lineære acceleratorer (Linacs) er meget mere egnede til at accelerere elektroner til høje energier. Linacs er designet til at overvinde begrænsningerne af cyclotroner ved hjælp af en række accelererende hulrum, der anvender en konstant accelererende kraft på elektronerne. Dette design eliminerer problemerne forbundet med relativistiske effekter og synkrotronstråling.

4. Ansøgninger:

* Mens cyclotroner er fremragende til at accelerere protoner og tungere ioner, bruges elektroner typisk i applikationer, der kræver høje energier, såsom medicinsk behandling (strålebehandling) eller forskning i højenergifysik. Disse applikationer betjenes bedre af lineære acceleratorer eller synkrotroner, som kan opnå meget højere elektronenergier.

Sammenfattende gør Cyclotrons designbegrænsninger på grund af relativistiske effekter og synchrotronstråling det uegnet til at fremskynde elektroner til høje energier. Alternative acceleratorer som lineære acceleratorer og synkrotroner er mere effektive til dette formål.