Das Zyklotron Inhalt: Geschichtliches Funktionsprinzip Probleme

Präsentation zum Thema: "Das Zyklotron Inhalt: Geschichtliches Funktionsprinzip Probleme"—  Präsentation transkript:

1 Das Zyklotron Inhalt: Geschichtliches Funktionsprinzip Probleme
Formeln Quellen

2 1.) Geschichtliches Ernest Orlando Lawrence
Konstruierte 1929 das erste Zyklotron in Berkeley entdeckte radioaktive Isotope stellte künstliche radioaktive Elemente her Erstes Zyklotron (9cm Durchmesser)

3 1.) Geschichtliches Deutschland und das Zyklotron:
Wolfgang Gentner erhält 1940 den Auftrag, das Pariser Zyklotron zu „inspizieren“ frz. Zyklotron wegen Mänglen an der Hochfrequenzanlage noch nicht lauffähig -durch Verhöre erlangt Gentner das nötige Wissen, um ein Zyklotron bauen und in Betrieb nehmen zu können -nachdem er 1942 das par. Zyklotron zum Laufen brachte bekam er den Auftrag, ein Zyklotron in Heidelberg zu bauen Im Dezember 1943 wurden zum ersten Mal Deuteronen in Heidelberg beschleunigt

4 2.) Funktionsprinzip

5 2.) Funktionsprinzip -Ionen weden in der Mitte erzeugt
-durch hochfrequente Wechselspannung(Kavität) an den „Dee‘s“ werden Ionen beschleunigt -im Inneren der „Dee‘s“ wirkt das elektr. Feld nicht mehr auf die Ionen -der Elektromagnet lenkt die Teilchen nun auf eine Kreisbahn. -Beschleunigungsspannung wird umgepolt (-> Kavität) -Ionen werden wenn sie das „Dee“ verlassen vom elektr. Feld wieder beschleunigt, oder mit dem Ablenkkondensator zum Target abgelenkt.

6 2.) Funktionsprinzip Frage: Warum kann die Frequenz der
Beschleunigungsspannung konstant bleiben???

7 3.) Probleme Die durchschnittliche Maximalenergie moderner Zyklotrons
liegt bei ca. 100MeV Das liegt daran dass: Bei v > 0,1*c eine relativistische Massenzunahme entsteht. Die Umlaufzeiten werden somit größer, während die Frequenz der Beschleunigungsspannung gleich bleibt. => Keine Energiezunahme mehr.

8 3.) Probleme durch die gekrümmte Bahn geht ein Teil der Energie als
sog. Synchrotronstrahlung verloren. Definition(nach Wikipedia): Als Synchrotronstrahlung bezeichnet man die elektromagnetischen Wellen, die tangential zur Bewegungsrichtung von leichten, geladenen, relativistischen Teilchen (Elektronen oder Positronen) austreten, wenn sie durch ein Magnetfeld abgelenkt werden.

9 4.) Formeln Beschleunigungsspannung: lt. EEH-Satz: Eel = Ekin
U*e = ½*m*v² => U = (½*m*v²)/e

10 4.) Formeln Lorenzkraft = Zentripetalkraft FL = FZ Q*v*B = (m*v²)/r
Da ω = v/r ergibt sich: Q*B = m*ω

11 4.) Formeln Q*B = m*ω => Q*B = m*2*π*f
ω kann auch als ω = 2*π*f ausgedrückt werden. => Q*B = m*2*π*f da f = 1/T erhält man durch Einsetzen in obige Gleichung: Q*B = m*2*π*(1/T) Umlaufdauer T = (2*π*m)/Q*B Die Umlaufdauer ist somit unabhängig vom Bahnradius und der Beschleunigungsspannung.

12 3.) Quellen Literatur: Müller, Leitner, Mráz – Physik Elektrische und magnetische Felder Hammer/Hammer Physikalische Formeln und Tabellen Internet: zyklotron87_l.htm de.wikipedia.org/wiki/Synchrotronstrahlung Präsentation: Matias Schultz