사이클로트론

에너지 제한: 사이클로트론은 입자의 속력이 증가함에 따라 상대론적 효과로 인해 질량이 증가하여 가속 주파수와 동기화되지 않는 문제가 발생한다. 따라서 가속 에너지에 제한이 있다.
연속적인 빔: 사이클로트론은 연속적인 빔을 생성할 수 있어 실험에 유리하다.
소형화: 선형 가속기에 비해 비교적 작은 규모로 제작이 가능하다.

사이클로트론(Cyclotron)은 하전 입자를 자기장과 고주파 전기장을 이용하여 나선형 궤도를 따라 가속시키는 입자 가속기의 일종이다. 1930년 어니스트 로렌스(Ernest Lawrence)가 개발했으며, 비교적 낮은 에너지의 입자를 가속하는 데 사용된다.

작동 원리

사이클로트론은 균일한 자기장과 두 개의 반원통형 전극(Dee)으로 구성된다. 하전 입자는 자기장 내에서 로렌츠 힘을 받아 원운동을 하게 되는데, 이 때 운동 에너지가 증가하면 원운동의 반지름도 커진다. 두 전극 사이의 간극에 고주파 전압을 걸어주면 입자가 간극을 통과할 때마다 가속되어 속력이 증가하고, 이에 따라 나선형 궤도를 그리며 가속된다. 입자는 결국 사이클로트론의 가장자리까지 가속되어 외부로 방출된다.