- | V{maketoc} ! ((برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره)) :
از جمله مواردی که در شتابش ذرات باید مورد توجه قرار گیرد برهم کنش ((میدان الکترومغناطیسی)) با ذره است که از این به بعد آن را باردار میکنیم همانگونه که قبلا اشاره شد کمیت انرژی یکی از کمیتهای مورد محاسبه است که در این برهم کنش آن را مورد توجه قرار میدهیم.
! تغییر ((انرژی)) ذرات:
برای تغییر در ((انرژی جنبشی)) یک ذره باردار رابطه زیر بکار برده میشود که در آن ΔT تغییر انرژی جنبشی ، Pq ((بار الکتریکی)) ذره مورد شتابش و ΔV معیاری از ((میدان الکترومغناطیسی)) است که در اینجا آن را ((اختلاف پتانسیل الکتریکی|اختلاف پتانسیل)) در نظر میگیریم. PqΔV/Δv= ΔT
از طرف دیگر اختلاف پتانسیل در یک ((سیستم الکترواستاتیکی)) بار مجتمع در آن به ظرفیت آن میباشد. گاهی اوقات لازم است که پتانسیل تابع زمان ( اختلاف پتانسیل متغیر ) برای شتابش ذرات مورد توجه قرار بگیرد، رابطه حاکم به این کمیت به صورت زیر میباشد. __V(t)=Vmax sin (2πft+φ0)__
که در آن f ((فرکانس)) القایی و φ0 فاز اولیه میباشد.
! شتابش الکترومغناطیسی:
وقتی صحبت از ((برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره)) پیش میآید تنها ((میدان الکتریکی)) با معیار اختلاف پتانسیل که در فوق اشاره شد، مورد سخن ما نیست. بلکه ((میدان مغناطیسی)) نیز امر شتابدهی را میتواند انجام دهد. بر اساس اصول و مباحث مطرح شده در ((الکترومغناطیس)) ، میدان مغناطیس مطابق رابطه زیر نیرویی بر ((ذره باردار)) به صورت F=qvxB وارد میکند. که در آن q بار ذره ،v سرعت و B ((القای مغناطیسی|بردار اندوکتانس)) (القا) مغناطیسی است. /> />طبیعتا مقدار نیرو برابر رابطه نردهای (∠V,B) F=qvBsin خواهد بود. همین ((نیروی مغناطیسی|نیرو)) موجب تغییر جهت بردار سرعت ذره و لزوما تغییر مسیر آن به شکل دایره میشود پس رابطه دیفرانسیلی حرکت به صورت F=mV2/r در مورد آن مطرح است و از آنجا ((سرعت زاویهای)) برای چنین مسیری برای ذره به صورت ω=qB/m این سرعت زاویهای بهخاطر ثابت بودن جرم در منطقه غیر نسبیتی ، جرم در حال سکون را در محاسبات میپذیرد و برای ناحیه نسبیتی به صورت زیر است: __ω=qBC2/W__
اصطلاحی در ((فیزیک شتابدهنده)) در مورد ((میدان مغناطیسی)) مطرح است که ما امروز آن را به نام سختی مغناطیسی یا صلب بودن میدان مغناطیسی مینامیم، این کمیت به صورت Br مطرح است، به طوری که Br=mV/qکه در آن B ((القای مغناطیسی|اندوخته مغناطیسی)) ، r شعاع انحنای مسیر ذره است. این کمیت برابر نسبت تکانه ذره به بار ((ذره)) میباشد. بنابراین تکانه کوچکتر موجب شعاع کوچکتر حرکت است و آن نیز معیار کمتر سخت بودن میباشد.
! مکانیزم شتابدهنده های پیشرفته:
چنانچه در مباحث ((الکترومغناطیسی)) با آن روبرو شدیم، نیرو در یک ((میدان مغناطیسی)) ایستا (Magnetostatic) کار روی ذره انجام نمیدهند. این امر در مورد میدانی که با زمان تغییر میکند دیگر درست نیست در یک چنین موردی یک میدان الکتریکی که شدت آن با میزان تغییرات میدان مغناطیسی بوجود آورده آن بستگی دارد به کار گرفته میشود.
این حقیقت اساس شتابش در ماشینهای نظیر ((بتاترون)) و ((سنکروترون)) است. از طرف دیگر اساس کار ((ترانسفورماتور|ترانسفورماتورهای)) مبدل ولتاژ نیز این پدیده است. برای تولید این ((میدان الکتریکی)) مفهوم ((شار مغناطیسی)) را مجددا برای شما تعریف میکنیم. /> />اگر شاره ((مغناطیس)) به نحوی نسبت به زمان متغیر باشد، در محیط یک نیروی محرکه الکتریکی القا می شود. این تغییرات شار مغناطیسی با میدان الکتریکی مربوط است که به کمک همدیگر شتابش الکترومغناطیسی ذرات را سبب می شوند. بنابراین مشاهده میکنیم میدان مغناطیسی متغیر زمانی قادر به القا ((انرژی جنبشی)) به ((ذره باردار)) است.
! واحدهای مورد نیاز در شتابدهنده های پیشرفته:
واحدهایی که در ((فیزیک شتابدهنده|فیزیک)) و ((ماشین شتابدهنده|تکنولوژی شتابدهندهها)) بهکار گرفته میشود عبارتند از: /> *مضارب ((الکترون ولت)) (ev) برای انرژی مثل Kev ، Mev و Gev یا Bev به کار می رود. /> *در مورد میدان مغناطیسی ((واحد میدان مغناطیسی|تسلا و گاوس)) دو واحد مرسوم هستند. /> *در مورد ((جریان الکتریکی)) کیلو آمپر الی نانوآمپر مطرح نیستند، کیلوآمپر برای جریان بهکار رفته در میدان مغناطیسی به کار می رود در صورتی که اجزا آمپر مثل میلی و میکرو و نانو معیار باریکه ذراتند. /> ! مباحث مرتبط با عنوان:
|
+ | !برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره از جمله مواردی که در شتابش ذرات باید مورد توجه قرار گیرد برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره است که از این به بعد آن را باردار میکنیم. همانگونه که قبلا اشاره شد کمیت ((انرژی)) یکی از کمیتهای مورد محاسبه است که در این برهمکنش آن را مورد توجه قرار میدهیم. >
>
align=left>
{picture=elec.gif}
|
!تغییر انرژی ذرات برای تغییر در ((انرژی جنبشی)) یک ذره باردار رابطه زیر بکار برده میشود که در آن ΔT تغییر انرژی جنبشی ، Pq ((بار الکتریکی)) ذره مورد شتابش و ΔV معیاری از میدان الکترومغناطیسی است که در اینجا آن را ((پتانسیل الکتریکی|اختلاف پتانسیل)) در نظر میگیریم.
::~~green:__PqΔV/Δv = ΔT __~~:: از طرف دیگر اختلاف پتانسیل در یک سیستم الکترواستاتیکی بار مجتمع در آن به ظرفیت آن میباشد. گاهی اوقات لازم است که پتانسیل تابع زمان (اختلاف پتانسیل متغیر) برای شتابش ذرات مورد توجه قرار بگیرد، رابطه حاکم به این کمیت بصورت زیر میباشد:
::~~green:__V(t) = Vmax sin (2πft + φ0)__~~:: که در آن f فرکانس القایی وφ0 فاز اولیه میباشد. !شتابش الکترومغناطیسی وقتی صحبت از برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره پیش میآید تنها ((میدان الکتریکی)) با معیار اختلاف پتانسیل که در فوق اشاره شد، مورد سخن ما نیست. بلکه ((میدان مغناطیسی)) نیز امر شتابدهی را میتواند انجام دهد. بر اساس اصول و مباحث مطرح شده در الکترومغناطیس ، میدان مغناطیس مطابق رابطه زیر نیرویی بر ذره باردار به صورت ~~green:F = qvxB~~ وارد میکند. که در آن q بار ذره ، v سرعت و B بردار اندوکتانس (القا) مغناطیسی است.
طبیعتا مقدار نیرو برابر رابطه نردهای ~~green:__(∠V,B)F = qvB sin__~~ خواهد بود. همین نیرو موجب تغییر جهت بردار سرعت ذره و لزوما تغییر مسیر آن به شکل دایره میشود. پس رابطه دیفرانسیلی حرکت بصورت ~~green:__F = mV2/r__~~ در مورد آن مطرح است و از آنجا ((سرعت زاویهای)) برای چنین مسیری برای ذره بصورت ~~green:__ ω = qB/m__~~ میباشد. این سرعت زاویهای بخاطر ثابت بودن جرم در منطقه غیر نسبیتی ، جرم در حال سکون را در محاسبات میپذیرد و برای ناحیه نسبیتی بصورت زیر است:
::~~green:__ω = qBC2/W__ ~~:: اصطلاحی در فیزیک شتاب دهنده در مورد میدان مغناطیسی مطرح است که ما امروز آن را به نام سختی مغناطیسی یا صلب بودن میدان مغناطیسی مینامیم. این کمیت بصورت Br مطرح است، بطوری که ~~green:__Br = mV/q__~~که در آن B اندوخته مغناطیسی ، r شعاع انحنای مسیر ذره است. این کمیت برابر نسبت تکانه ذره به بار ذره میباشد. بنابراین تکانه کوچکتر موجب شعاع کوچکتر حرکت است و آن نیز معیار کمتر سخت بودن میباشد. >
>
/> {picture=accelerator.JPG}
|
!مکانیزم شتاب دهندههای پیشرفته نیرو در یک میدان مغناطیسی ایستا (Magnetostatic) کار روی ذره انجام نمیدهد. این امر در مورد میدانی که با زمان تغییر میکند دیگر درست نیست، در یک چنین موردی یک میدان الکتریکی که شدت آن با میزان تغییرات میدان مغناطیسی بوجود آورده آن بستگی دارد بکار گرفته میشود. این حقیقت اساس شتابش در ماشینهای نظیر ((بتاترون)) و ((سنکروترون)) است. از طرف دیگر اساس کار ((ترانسفورماتور|ترانسفورماتورهای مبدل ولتاژ)) نیز این پدیده است. برای تولید این میدان الکتریکی مفهوم شار مغناطیسی را مجددا برای شما تعریف میکنیم.
اگر شاره مغناطیس به نحوی نسبت به زمان متغیر باشد، در محیط یک نیروی محرکه الکتریکی القا میشود. این تغییرات شار مغناطیسی با میدان الکتریکی مربوط است که به کمک همدیگر شتابش الکترومغناطیسی ذرات را سبب میشوند. بنابراین مشاهده میکنیم میدان مغناطیسی متغیر زمانی قادر به القای انرژی جنبشی به ذره باردار است. !واحدهای مورد نیاز در شتاب دهندههای پیشرفته واحدهایی که در فیزیک و تکنولوژی شتاب دهندهها بکار گرفته میشود عبارتند از:
*مضارب الکترون ولت (ev) برای انرژی مثل Kev ، Mev و Gev یا Bev بکار میرود.
*در مورد میدان مغناطیسی __تسلا__ و __گاوس__ دو واحد مرسوم هستند.
*در مورد ((جریان الکتریکی)) کیلو آمپر الی نانو آمپر مطرح نیستند، کیلو آمپر برای جریان بکار رفته در میدان مغناطیسی بکار میرود، در صورتی که اجزای آمپر مثل میلی و میکرو و نانو معیار باریکه ذرات هتند. > > ! مباحث مرتبط با عنوان |
| *((برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره)) | | *((برهمکنش میدان الکترومغناطیسی با ذره)) |