السيكلوترون Cyclotron accelerator

 لقد تغلب العالمان لاورنس و لفينجستون E. O .Lawrence and M. S. Livingston على الصعوبات التي قابلتهم عند الحصول على طاقة عالية من معجل الفاندجراف المعجل الخطي وذلك بإختراعهم السيكلوترون الذي تتسارع فيه الجسيمات بإستخدام جهد منخفض نسبيا ويتكرر هذا التسارع عدة مرات إلى أن يتم الوصول للطاقة المطلوبة.

ويتكون السيكلوترون من إسطوانة مفلطحة معدنية على شكل نصفي دائرة كما هو موضح في الشكل يطلق عليهما إسم ديز ويشبه كل منهما حرف D. ويطلق على طرفي نصفي الدائرة فرق جهد متذبذب (حوالي 100 كيلوفولت) وتوضع الإسطوانة في صندوق مفرغ من الهواء ويوضع هذا الصندوق بين قطبي مغناطيس قوي بحيث يتولد مجال مغناطيسي عمودي على مستوى الإسطوانة ليبقى مسار الأيونات في مستوى أفقي.

وينشأ مصدر الأيونات في مركز السيكلوترون بين نصفي الدائرة وتتسارع الأيونات حينما تمر بين نصفي الدائرة (نتيجة لفرق الجهد بينهما) متجهه إلى النصف السالب وبداخله تتحرك الأيونات بشكل دائري نتيجة لتأثير المجال المغناطيسي العمودي عليه متجهه إلى النصف الثاني الذي تتغير شحنته وتصبح سالبة نتيجة للتيار المتردد وبذلك تنجذب الأيونات إليها وتتسارع مرة أخرى نتيجة لفرق الجهد بين نصفي الدائرة وتدخل الأيونات النصف المقابل بسرعة أكبر وبالتالي تدور نصف دائرة ذات قطر نصفي أكبر. وتتكرر هذه العملية وتزداد سرعة الأيون إلى أن تصل إلى السرعة المطلوبة (الطاقة المطلوبة) وبعد ذلك يتم إنحراف مسار الأيونات بواسطة إلكترون الإنحراف لتخرج من اليز وتقابل الهدف ويتم التفاعل النووي المطلوب.

ومن الممكن تسريع بروتونات بالسيكلوترون إلى طاقة تصل إلى 50 مليون إلكترون فولت. ويعتبر السيكلوترون مصدر منخفض الجهد نسبيا للجسيمات عالية الطاقة.