دانلود مقاله چگونگی شتاب دار کردن ذرات

در این تحقیق ابتدا به بیان جزئیات ومقدماتی در مورد چگونگی شتاب دار کردن ذرات پرداخته میشود و سپس به بررسی کلی شتاب دهنده ها و بیان انواع آنها وضرورت وجود آنها پرداخت خواهد شد.

نوار های انرژی وحاملها: الکترون نمی تواند یک طیف پیوسته از انرژی را به خود اختصاص دهد و دارای سطوح گسسته ای از انرژی است که به این سطوح اربیتال گفته می شود.

مقدار انرژی جنبشی که یک اربیتال دارد بستگی به انرژی الکترون آن دارد.

پیوند های کووالانسی: در یک شبکه کریستالی هر دو جفت الکترون تشکیل یک پیوند کوالانسی می دهند.

پیوندهای کوولانسی می توانند بین اتمهای یک عنصر یا اتمهای عناصر متفاوت شکل بگیرند.

وقتی پیوندهای کووالانسی به هم متصل میشوند یک شبکه کریستالی ایجاد می شود.

الکترون با شرکت در پیوند به سطوح انرژی پایین تری می رود و بنابراین برای رهایی از پیوند کووالانسی باید مقداری انرژی مصرف کنیم.

دردمای صفر کلوین در شبکه کریستالی تمام الکترونها در پیوندهای کووالانسی محبوس می شوند ولی در دمای محیط بعضی از پیوندها این شانس را دارند که از محیط اطراف به اندازه کافی انرژی دریافت کنند و از پیوند رها شوند.

نوارهای انرژی در نیمه هادی: می توان ثابت کرد که الکترونها انرژیهای گسسته و محدودی دارند وشکافهایی از انرژی وجود دارد که در آنها هیچ حالت مجازی برای الکترون وجود ندارد.

اتمهای منفرد و جامدات: در اینجا رفتار ویک اتم در حالتی را که در همسایگی هیچ اتم دیگری قرار ندارد و بصورت کاملا منفرد یعنی در خلا کامل است بررسی می کنیم.(شکل 1) ابتدا الکترون سطوح کم انرژی تر را پر می کند.

با کم شدن فاصله اتمی بدلیل نیروهای جاذبه دافعه اتمی تغییرات مهمی ازشکل تراز الکترونها رخ می دهد که این تغییرات خود سبب تعیین خواص الکتریکی جامدات است.

میتوان گفت در فاصله اتمی معینی نیروهای جاذبه ودافعه به تعادل میرسد.

با تجمع اتمها اصل انحصار پائولی اهمیت پیدا می کند.

طبق این اصل هیچ دو الکترونی نمی تواند در حالت کوانتومی انرژی یکسانی داشته باشد.

بنابراین انتظار می رود که با نزدیک شدن اتمهای منفرد ترازهای انرژی تغییر کند.

با کاهش فاصله اتمی ترازهای مجزای انرژی به نوارهای انرژی تبدیل می شود که این نوارها خود از ترازهای بسیارنزدیک به هم تشکیل شده اند.

تقسیم بندی نیمه هادی ها وعایقها: هدایت (نیمه پر) نوار هدایت (خالی) Eg~lev Eg~5ev ظرفیت (نیمه خالی) ظرفیت (پر) نیمه هادیها عایقها شکل(2) شکل(3) حاملها در نیمه هادی: دردمای صفر کلوین تمام الکترونها در باند ظرفیت قرار دارند.

با افزایش دما تعدادی از این الکترونها شانس حضور در باند هدایت را خواهندداشت 10 الکترونهایی که به نوار انرژی هدایت می روند میتوانند به عنوان باربریا حامل، جریان الکتریکی را هدایت کنند.

هر الکترون منتقل شده به نوار هدایت یک جای خالی الکترون باقی می گذارد که اصطلاحا حفره نام دارد.

به این زوج الکترون حفره تولید شده (EHP) یا Electoron Hole Pair گویند.

باید توجه شود که تعداد زوج الکترون حفره های تولید شده در دمای اتاق در مقایسه با چگالی اتمها بسیار ناچیز است.

براین اساس نیمه هادی ذاتی و نیمه هادی غیرذاتی را تعریف می کنیم.

نیمه هادی ذاتی: به یک بلور نیمه هادی که دارای چگونه ناخالصی یا نقص شبکه بلوری نباشد می گویند.

بنابراین تنها حاملهای موجود در یک نیمه هادی زوج الکترونها حفره ها می باشند.

به این ترتیب می توان انتظار داشت تعداد حفره ها والکترونها در یک نیمه هادی ذاتی با هم برابرند.

Ni =P =تعداد حفره ها=n= تعداد الکترونها با توجه به ثابت بودن تعداد الکترون حفره ها در یک نیمه هادی ذاتی می توان انتظار داشت که نرخ تولید زوج الکترون حفره با نرخ باز ترکیب با هم برابرند.

نیمه هادی غیرذاتی: با استفاده از عناصر خاصی به عنوان ناخالصی می توان تراکم باربرها را در یک نیمه هادی تغییرداد یعنی می توان شبکه بلوری را طوری تغییر داد که دارای اکثریتی از الکترون یا حفره باشد بنابراین نیمه هادی غیرذاتی به نیمه هادی گفته می شود که تعدادالکترونها وحفره ها در آن برابر نباشد.

با افزودن ناخالصی به یک نیمه هادی ترازهای انرژی جدیدی (معمولا در شکاف باند انرژی ممنوع) شکل می گیرد.

این ترازهای انرژی در دمای صفر کلوین توسط الکترونها کاملا پر می شوند.

تراکم باربرها: در یک نیمه هادی تراکم باربرها خصوصیات نیمه هادی را تعیین می کند.با استفاده از ناخالصی می توان باربر ساخت مهمترین باربرها الکترونها هستند.

توزیع آماری فرمی دیراک: توزیع الکترونها در مواد جامد را میتوان با استفاده از تابع توزیع آماری فرمی دیراک مدل کرد.

به عبارت دیگر توزیع الکترونها روی محدوده ای از ترازوهای انرژی مجاز درشرایط تعادل گرمایی از تابع احتمال زیر بدست می آید.

F(E) : احتمال اینکه تراز انرژی E توسط الکترون اشغال شود (به شرطیکه انرژی E مجازباشد) E: تراز انرژی مجاز EF: سطح انرژی فرمی K: ثابت بولتزمن T: دمای کلوین احتمال اشغال حفره در یک تراز انرژی برابر است با: شکل 4 محاسبه تراکم الکترونها وحفره ها در حالت تعادل: می توان ثابت کرد که با افزایش انرژی چگالی ترازهای مجاز انرژی افزایش می یابد.

با دقت در رابطه توزیع احتمال فرمی متوجه می شویم که با افزایش انرژی احتمال اشغال الکترون به شدت به صورت نمایی کاهش می یابد.

برای ساده شدن محاسبات کلیه ترازهای انرژی اشغال شده در نوار هدایت را با یک مقدار موثر نمایش می دهیم.

: چگالی حالتهای موثر یا مقدار موثر ناشی از تمامی حالتهای اشغال شده در نوار هدایت = تراکم الکترون : جرم موثر الکترون h: ثابت پلانک K:ثابت بولتزمن = چگالی حالتهای موثر در نوار ظرفیت نیمه هادی ذاتی: :جرم موثر حفره وابستگی تراکم باربرها به دما: افزایش دما انرژی جنبشی الکترونها را زیاد می کند به طوریکه الکترونهای بیشتری شانس حضور در نوار هدایت راخواهند داشت.

بنابراین انتظار داریم که با افزایش دما ni زیاد شود.

به همین ترتیب Ef هم تابعی از دما است.(شکل 5) قابلیت تحرک (Mobility): قابلیت تحرک عبارت است از میانگین سرعت رانش ذرات در واحد میدان الکتریکی.

Mobility :Mn یا قابلیت تحرک با استفاده از Mobility میتوان چگالی جریان ناشی از تحرک الکترونها را نیز تعریف کرد.

این چگالی جریان در صورتی وجود داردکه حاملهای جریان فقط الکترون باشند در صورتی که هم الکترون و هم حفره در هدایت جریان داشته باشند می توان نوشت: :هدایت اثر دما و ناخالصی روی : وقتی دما زیاد شود برخورد الکترونی زیاد وفاصله متوسط فضای آزاد اطراف الکترون کم میشود والکترون به راحتی نمی تواند حرکت کند و قابلیت تحرک کم می شود ولی در جایی با افزایش با قابلیت تحرک زیاد می شود که در قبل از ناحیه عملکردذاتی باشد و آن جایی است که تمام باربرها یونیزه نشده اند.

گاهی وقتها انرژی جنبشی الکترون را با دما نشان می دهند.

اثر تراکم روی قابلیت تحرک: همواره با افزایش تراکم باربرها انتظار می رودکه قابلیت تحرک آنها کمتر شود.

تغییر ناپذیری تر از انرژی فرعی: به طور کلی درمواد نیمه هادی اعم از همگون یا ناهمگون حتی در پیوندهای نیمه هادی هیچگونه ناپیوستگی یا شیب در تراز فرمی وجود ندارد یعنی است.

حاملهای اضافی در نیمه هادی: اساس بر پایه عملکرد قطعات نیمه هادی وابسته به چگونگی توزیع حاملهای اضافی در این قطعات است به عبارت دیگر برای تغییر رفتار الکتریکی یک نیمه هادی از حاملهای اضافی استفاده میکنیم.

حاملهای اضافی: حاملهایی هستند که علاوه بر حاملهای موجود در حالت تعادل به نیمه هادی تزریق می شوند.

اضافه کردن این حاملها به روش های مختلفی امکان پذیر است از جمله این روشها به روشهای زیر می توان اشاره کرد: 1-برانگیزش نوری 2-بمباران الکترونی 3-تزریق الکتریکی برانگیزش نوری: با ورود یک فوتون به ماده نیمه هادی و بر هم کنش بین فوتون والکترون در صورتیکه باشد فوتون قادر خواهد بود که پیوند کووالانسی را بشکند و یک الکترون را از نوار ظرفیت به نوار هدایت ببرد.بنابراین جذب هر فوتون یک بار اضافی بوجود می آورد.

الکترون حفره تولید شده را اصطلاحا حاملهای اضافی می نامیم.

اگر باشد احتمال جذب فوتون بسیار کم است لذا می توان گفت برخی از نیمه هادی ها در مقابل طول موجهای خاصی کاملا شفاف هستند.

2-بمباران الکترونی: الکترون های اضافی بوسیله بمباران الکترونی بوجود می آیند.ماهیت جرقه، تخلیه بار است.

اگر اختلاف پتانسیل شدیدی داشته باشیم بمباران بوجود می آید و الکترونها داخل نیمه هادی بازترکیب می شوند (با حفره ها باز ترکیب می شوند) ونور بوجود می آید.

نور افشانی باربرها (حاملهای اضافی) توسط بمباران ماده با الکترونهای پرانرژی صورت می گیرد مثل عمده لامپهای CRT موجود در تلویزیون یا اسیلسکوپ .

الکترونهای اضافی بوسیله بمباران الکترونی بوجود می آیند.ماهیت جرقه، تخلیه بار است.

3-تزریق الکتریکی در این روش حاملهای اضافی مستقیما بوسیله عبور جریان الکتریکی بوجود می آید.

مثل LED ها که در واقع دیودی هستند که حاملهای اضافی را در یک پیوند PN تزریق می کنند و پیوند PN نورافشانی می کند.

ترازهای شبه فری: ترازهای فرعی که تاکنون مورد استفاده قرار می گرفت تنها زمانی با معنی است که هیچگونه حامل اضافی در نیمه هادی وجود ندارد.

دراین وضعیت (با وجود حاملهای اضافی) ترازهای جدیدی به نام ترازهای شبه فرمی(Fp,Fn) بوجود می آید.

که می توان تراکم حامل های اقلیت و اکثریت را به آنها مربوط کرد.

در حالت تعادل یعنی در حالت عدم وجود باربرها اضافی داریم: در حالت برانگیختگی نوری تنها اندکی بالای قرار می گیرد (یعنی چگالی الکترونها چندان تغییر نمی کند) در حالیکه به مقداری زیادی از فاصله می گیرد.

پس به طور خلاصه می توان گفت که حاملهای اضافی تراکم باربرهای اقلیت را به شدت تغییر می دهد در حالیکه تراکم باربرهای اکثریت تغییر چندانی نمی کند.

ساز وکار نفوذ جریان الکتریکی: یکی از فرآیندهای تشکیل جریان نفوذ است .جریان نفوذ جریانی است که بر اثر تغییرات تراکم باربرها بوجود می آید یا به عبارت دیگر به حرکت باربرها از نواحی با تراکم زیاد به نواحی با تراکم کم، نفوذ جریان گفته می شود.

پس هر جا توزیع باربر یکنواخت نباشد ما جریان نفوذی داریم.

درادامه به بررسی تولید پرتوی X که از طریق بمباران الکترونی (بمباران ذرات شتابدار) بوجود می آید می پردازیم.

دستگاه تولید پرتوی X: پرتوهای X که در سال 1895 توسط ویلیام رونتگن کشف شد، فوتونهای بالا انرژی بالا هستند.

مطابق شکل (6) پرتوهای X معمولا از طریق بمباران یک هدف با باریکه ای از الکترونهای پرانرژی تولید می شوند انرژی جنبشی الکترونها در کاتد قابل اغماض است، به طوریکه وقتی الکترونها به هدف برخورد می کنند، دارای انرژی جنبشیK=eV هستند.

تولید تابش ترمزی: الکترونهای بمباران شده به چند طریق مختلف با اتمهای هدف بر هم کنش می کنند.

در یک نوع از این بر هم کنشها، مطابق شکل (7) الکترونها توسط هسته ها با بار مثبت شتاب می یابند.وقتی که یک بارالکتریکی شتابدار می شود تابش تولید می کند که مطابق تصویر کوانتومی به صورت فوتونی با انرژی hخواهد بود.

انرژی h برابر با تغییر در انرژی جنبشی الکترون است یعنی تابشی که بدین طریق بوجود می آید تابش ترمزی نام دارد.

یک الکترون در باریکه ای ازالکترونها پیش از آنکه به حال سکون در آید، ممکن است تعدادی از این فوتونها را تولید کند.

هنگامی پرانرژی ترین فوتون تولید می شود که یک الکترون در یک بر هم کنش تنها ، همه انرژی جنبشی اولیه خود را از دست بدهد، در این صورت یک تک فوتون با بسامد بیشینه یا طول کمینه تولید می شودکه از رابطه زیر بدست می آید: بنابراین در فرآیند تابش ترمزی، تابشی که با یک طیف پیوسته تولید خواهد شد که دارای یک بسامد، یا طول موج قطع است.

تولید طیف پرتو –x مشخصه: الکترونهای فرودی می توانند الکترونها دراتمهای هدف لوله پرتو- x را بر انگیخته کنند.

علاوه بر این، به علت ولتاژ شتاب دهنده بالا، الکترونهای بمباران کننده برای جدا کردن الکترونها مقید از مغزهای اتمهای هدف، انرژی کافی دارند.

اگر یک الکترون درونی جدا شود، الکترونهایی دراتم که در ترازوهای انرژی بالا قرار دارند با گسیل تابش گذارهایی به این حالت خالی پایین تر انجام خواهد داد.

چون اختلاف انرژی میان ترازوهای درونی اتمهای هدف بسیار بزرگ هستند، تابش گسیل شده در ناحیه پرتوی x قرار دارد.

اگرالکترونهای پوسته (n=1) جدا شوند الکترونهایی که از حالتهای انرژی بالاتر به پوسته k می روند یک رشته خطوط تولید می کنند که در نمادگذاری پرتوی x به صورت خطهای نشان داده می شوند.

اگرالکترونها پوسته L (n=2) جدا شوند ، رشته دیگری از خطوط ، به نام رشته L تولید می شوند.

به طور مشابه ، گدازهای پوسته M (n=3) به رشته M منجر می شود و غیره.

وقتی طیف یک اتم چند الکترونی را که از طریق بمباران الکترونی برانگیخته شده است مشاهده می کنیم مطابق شکل 8 یک زمینه تابش ترمزی هموار که متناظر با ولتاژ شتاب دهنده بیشینه، طول موج قطع پایین تر دارد، همراه با خطهای بسیار تیز که توسط گدازهای وغیره تولید می شوند، می بینیم.

با مشاهده دقیق تر معلوم می شود که خطهای پرتوی x مشخصه از چند خط نزدیک به هم تشکیل شده اند.

درادامه به بررسی انواع واکنشهای هسته ای می پردازیم.

دستگاه های مرکز جرم و آزمایشگاه: واکنشهایی هسته ای به طور تجربی غالبا در دستگاهی که دستگاه مرکز جرم نام دارد، تحلیل می شوند.

این دستگاه نسبت به دستگاه آزمایشگاه با سرعت ثابت چنان حرکت می کند که درآن ذره ها برخورد کننده تکانه کل صفر دارند.

در دستگاه مرکز جرم ذره نهایی (اگر تنها دو ذره) وجود داشته باشد پس از واکنش باید با تکانه های یکسان مخالف حرکت کند، زیرا تکانه اولیه دراین دستگاه صفر است.

شکل 9و10 را ببینید.

انرژی واکنشهای هسته ای: در یک واکنش هسته ای اغلب انرژی آزاد یا جذب می شود.

این گفته در یک واکنش انرژی آزاد می شود به این معنی است که انرژی جنبشی ذرات پس از واکنش بزرگتر از انرژی جنبشی ذرات پیش از واکنش است.

افزایش انرژی جنبشی ناشی از تبدیل جرم سکون به انرژی جنبشی است مقدار انرژی آزاد شده با مقدار (Q) واکنش هسته ای اندازه گیری می شود که به صورت اختلاف میان انرژیهای جنبشی اولیه ونهایی تعریف می شود.

=انرژی کل قبل -Eبعد Q=E واکنشی که در آن انرژی آزاد می شود، واکنش گرما زایا انرژی را نام دارد.

این نوع واکنش حتی وقتی هر دو ذره اولیه ساکن هستند، می توان روی دهد.اگر Q سطح مقطع واکنشهای هسته ای وقتی یک ماده هدف برای تولید یک واکنش هسته ای باذرات فرودی بمباران می شود، تضمینی وجود ندارد که برای صورت گرفتن واکنش، پرتابه بمباران کننده خاصی با یک هسته ماده هدف بر همکنش کند.

کمیت سطح قطع ،‌احتمالی آن را اندازه می گیرد که یک واکنش هسته ای در ناحیه معینی از ماده هدف روی می دهد.

سطح مقطع به صورت زیر تعریف می شود: هر چه قدر بزرگتر باشد احتمال آنکه یک واکنش خاص به وقوع بپیوند بیشتر است.

سطح مقطعها برای واکنشهای مختلف متفاوت هستند وبرای یک واکنش معین باانرژی ذره بمباران کننده متغیر خواهد بود.

اگر واکنش گرماگیر باشد واگر انرژی زیر مقدار آستانه باشد ،سطح مقطع صفر خواهد بود.

شکافت هسته ای: یکی از متداولترین واکنشهای هسته ای تشکیل یک هسته مرکب وقتی است که هسته ای با یک نوترون فرودی را جذب می کند.

سپس بسیاری از این هسته های مرکب به دو تکه هسته ای باجرم میانی ونوترونهای اضافی شکافته می شوند.

این نوع شکافت واکنش هسته ای نام دارد.

در یک راکتور هسته ای، تعداد شکافتها در واحد زمان با جذب نوترونای اضافی کنترل می شود به طوری که یک نوترون از هر شکافت به طور میانگین ، یک شکافت جدید تولید می کند.

انرژی آزاد برای تولید بخار به کار می رود و از بخار ایجاد شده برای راه اندازی توربینها وتولید توان الکتریکی استفاده می شود.

اگر واکنش کنترل نشود به طوری که هر شکافت به بیش از یک نوترون که توانایی تولید شکافتهای دیگر را دارد منجر شود، تعداد شکافتها به طور تصاعدی افزایش خواهد یافت.

این امر سبب میشود همه انرژی چشمه در یک بازه زمانی کوتاه آزاد شده وبمب هسته ای تولید شود.

معمولا نسبت نوترون-پروتون دو پاره واپاشی تقریبا برابر با نسبت نوترون-پروتون هسته اولیه است.

همجوشی هسته ای: همان طور که از نام آن پیداست، واکنشی است که در آن دونوکلنون یا هسته نسبتا سبک (A دستیابی به انرژی بالا یکی از آرزوهای فیزیکدانان، شیمیدانان، دانشمندان طب و ..

و حتی با وجود امکان دست رسی به انرژی بالا هنوز هم تلاشها برای فراهم ‌آوردن انرژیها بالاتر ادامه دارد زیرا انرژی بالا در شناخت و بررسی جهان ریز (مثل سیستمهای اتمی) وجهان بزرگ (مثل کهکشانها ) و در کشف پدیده های موجود در این جهانها با ایجاد تسهیلات فراوان موثر واقع می شود.

آیا در تشخیص فرد خاصی درانبوه جمعیت، مثلا دانش آموزان یک دبستان را از راه دور به زحمت افتاده اید؟

برای این تشخیص یا به داخل جمعیت می رود یا در محل ایستادن خودتان از یک دوربین کمک می گیرد.

انرژی بالا نیز با وضع مشابهی به فیزکدان یا شیمیدان در کشف پدیده های جدید کمک می دهد.

شتابدهنده ها دستگاههایی هستند که ازطریق شتاب دادن ذرات در میدانهای الکتریکی یا مغناطیسی به منظور دادن انرژی بالا به آنها بکار می روند.

این ماشینها در کشف ذرات ریز اتمی فیزیکدانان و در تجزیه ساختار ترکیبات شیمیدانان را یاری رسانده و دانشمندان طب را برای مبارزه با بیماریها مسلح می کند.

مکانیزمهای شتاب دادن ذرات سازنده های شتابدهنده به طرق گوناگونی موفق به شتاب دادن ذرات باردار شده اند.

برخی از آنان از طریق اعمال ولتاژ مستقیم بین دو ترمینال برای شتاب ذرات باردار به سمت هدف استفاده کرده اند وبرخی دیگر از طریق حمل بار با ابزار مکانیکی مثل تسمه وقرقره به محفظه ای که شامل منبع یونهای با بار هم نوع بار حمل شده به این محفظه است به شتاب ذرات باردار پرداخته اند.

بعضی توانسته اند از طریق شتاب دادن کوچک متوالی ذرات باردار به انرژی بالا دست یابند.

وجود نواقصی در روشهای مذکور سازنده ها را به استفاده از روشهای پیشرفته برای شتاب ذرات واداشته است (شتابدهنده پیشرفته).

یکی از این روشها شتاب دادن ذرات باردار روی مسیر مارپیچی دایروی به کمک میدانهای مغناطیسی بوده که خود این روش نیز در طی تکامل خود روش بهتری را سبب شده است مثلا در مسیر مارپیچ دایروی برای رسیدن به ذرات با انرژی خیلی بالا لازم است که طول این مسیر را طولانی کنند ولی استفاده از تغییر اندازه میدان مغناطیسی و تغییر فرکانس توانسته اند به جای مسیر مارپیچ دایروی، ذرات باردار روی دایره های هم مرکز شتاب بزرگی بدهند.

علاوه بر این ها با استفاده از مغناطیس های فوق هادی به جای مغناطیس های معمولی قدم دیگری برداشته ودرصدد ساختن شتاب دهنده های عظیم وکامل نهاده اند.

اجزای شتاب دهنده ها شتاب دهنده ها از چهار جز درست شده اند.

جز اول چشمه ذرات است که ذرات باردار الکتریکی تولید می کنند چرا که بسیاری از دستگاههای شتابدهنده از میدانهای الکتریکی ومغناطیسی برای شتاب دادن استفاده می کنند.

چشمه ها ممکن است یون های منفی، الکترونها، یا یون های مشابه تولید کنند.

از بین یونهای مثبت خصوصا پروتون ها وذرات آلفا متداول می باشد.یونها پس از تولید شدن باید به داخل سیستم تزریق شوند.

گاهی این کار فرآیند ساده ای است که در آن یون ها بوسیله الکترواستاتیک های ساده به داخل لوله شتابدهنده جذب می شوند.

در حالتهای دیگر تزریق کننده خود یک شتابدهنده ای است که شتاب دهنده بزرگتری را تغذیه می کند طریق شتاب دادن از دستگاهی به دستگاه دیگر متفاوت است.

ولی همه آنها براساس میدان های الکترومغناطیسی برای بوجود آوردن شتاب استوار هستند.

در نهایت ذرات پایدار از ماشین شتابدهنده خارج شده و به سوی هدف هدایت شوند.

انواع شتابدهنده ها شتاب دهنده ها از نظر اندازه و طرح بسیار متنوع هستند از یک مولد نوترون کال کرافت والتن گرفته که بوسیله یک فرد قابل حمل است تا شتابدهنده sslکه م محیط دایره آن در حدود 54 مایل می باشد.

شتابدهنده های کاک کرافت والتن این شتاب دهنده از ولتاژ مستقیم اعمال شده بین دوترمینال برای شتاب دادن ذرات به سمت یک هدف استفاده می کند.

این نوع شتابدهنده ها اکثرا بعنوان تزریق کننده برای سیستم های بزرگتر شتابدهنده بکار می رود.

شتابدهنده وان دو گراف در این نوع شتاب دهنده تسمه ای از جنس یک ماده غیرهادی بر روی دو قرقره قرار داده شده و قرقره ها بطور پیوسته چرخانده می شوند.

در کی انتها یک منبع ولتاژ بار مثبت را به روی تسمه می باشد.

ذرات باردار مثبت بوسیله تسمه به قرقره که در داخل این گنبد فلزی میان تهی قرار دارد حمل می شوند.

بارهای مثبت بوسیله نشانه ای متصل به گنبد از تسمه جدا شده و بر روی تسمه سطح کره توزیع می گردند.

در داخل کره میان تهی با بار مثبت یک منبع یونی وجود دارد که می تواند یونهای مثبت تولید کند بارهای مثبت همدیگر را دفع می کنند.

یونهای مثبت دفع شده در یک لوله شتابدهنده تا پتانسیل زمینه به سمت پاین شتاب داده شود.

هدف د رانتهای این لوله باریکه قرار دارد.

شتاب دهنده های وان دوگراف در کاربردهای تجزیه ای جهت تجزیه بطریق فعال سازی با ذره باردار، نشر اشعه ایکس حاصله از ذره ،تجزیه بطریق فعالسازی با نوترون سریع و اسپکترومتری پراکندگی برگشتی رادرفورد بکار میرود.

شتاب دهنده خطی اولین شتاب دهنده از این نوع شتابدهده لیناک بوده که هدف اصلی آن دادن شتاب های کوچک زیاد به ذرات به جای یک شتاب بزرگ است.

در این شتابدهنده ذرات از میان یک سری از لوله های میان تهی که بر روی یک خط مستقیم ترتیب یافته اند شتاب داده می شوند.

یونهای حاصله از چشمه در اولین لوله که دارای بار مخالف است جذب می شوند.

با رسیدن ذره به انتهای لوله با تغییر علامت ولتاژ لوله ،ذره از این لوله دفع شده ودر لوله بعدی جذب می گردد.

تا زمانی که ذرات انرژی دارنداین عمل ادامه پیدا می کند.

با عبور ذره از میان هر لوله افزایش می یابد.

این نوع شتابدهنده در فرآیندهای تشعشعی صنعتی در تحقیقات فیزیک وبرای درمان طبی تشعشعی استفاده می شود.

سیکلتوترون ها در این نوع شتابدهده ذره به جای اینکه روی مسیر مستقیمی شتاب داده شود در یک مدار مارپیچی نیم دایره ای شتاب داده میشود.

سیکلوترون دارای یک چشمه یونی است که بین دو صفحه نیم دایره میان تهی قرار گرفته است.

به این صفحه ها دی گفته می شود.

ذرات بر اثر اعمال یک میدان مغناطیسی در مسیری دایروی حرکت می کند و با عوض شدن علام ولتاژ صفحه ها ذرات نسبت به مرحله قبلی در مسیری با شعاع بزرگتر قرار می گیرند وانرژی بیشتری پیدا می کنند.

سرانجام شعاع مسیر مارپیچی ذرات که باید سیکلوترون آن را در حرکت بعدی خود نگه دارد بسیار بزرگ شده و ذرات بصورت الکتریکی از داخل سیکلوترون به طرف هدف منحرف می شود.

سیکلوترونهای ساده در حال حاضر بعنوان تزریق کننده برای سیستمهای شتابدهنده بزرگتر بکار می روند.

همچنین از این شتابدهنده ها در مقاصد پزشکی استفاده می شود.

سنیکروترون ها در این نوع شتابدهنده ها از طریق میدان مغناطیسی وفرکانس امکان حرکت ذرات در مدارها با شعاع ثابت به جای مواد مارپیچی سیکلوترون فراهم می شود.

در این شتابدهنده ها به جای دی ها تنها یک لوله بسته انحنا دار وجود دارد که حاوی ذرات است.

مغناطیس های به شکل cدر تناوبهای طول لوله جایگزین شده اند ذرات بوسیله یک شتابدهدنه کوچکتر به داخل حلقه تزریق شده و در داخل لوله بوسیله مغناطیس ها نگهداری می شوند.شتاب ذرات بوسیله حفره های شتاب دهنده انجام می گیرد.

این شتابدهنده برای شتاب الکترون ها و یون های مثبت بکار می روند.

مراجع : 1)Theory and Problems of Modern physics Dr.Viliyam savin 2)Soild state Eletrounic Device Ben 6.stremano 3)www.danesh name .rosh.ir