El
ciclotrón es un
tipo de acelerador de partículas que, basándose en el
principio de que una partícula cargada en
el seno de un campo magnético uniforme, con una cierta velocidad perpendicular
a éste, describe una trayectoria circular; utiliza una única
diferencia de potencial para acelerar iones y un campo magnético que
los devuelva a la región donde existe el campo eléctrico para
poder repetir el proceso, por tanto, y como su propio nombre indica, el proceso
se produce de forma cíclica (aceleración-regreso).
Consta el
ciclotrón de dos placas conductoras
semicirculares ("
Des" en adelante) huecas aisladas eléctricamente
entre sí, situadas dentro de un campo magnético y conectadas
a una diferencia de potencial alterna. Esta diferencia de potencial producirá
en la cavidad existente entre las dos placas se produzca un campo eléctrico
oscilante, es decir, cuyo sentido variará en función de la
diferencia de potencial. En el seno del campo eléctrico se situará
una fuente de iones que serán acelerados por éste. Al penetrar
en cualquiera de las
Des no sufrirán fuerza eléctrica
alguna, debido a que el campo eléctrico dentro de un conductor es
nulo, pero si una fuerza magnética que les hará describir una
trayectoria circular en su interior, regresando a la zona intermedia donde
se repetirá el proceso.
Para que la diferencia de potencial entre las
Des
esté en resonancia con el movimiento circular de los iones la frecuencia
con la que oscila el potencial eléctrico deberá ser igual
a
ω/2π, donde
ω es la velocidad angular de los
iones en el interior de las
Des, cuyo valor vendrá dado por
ω = q*B/m
La importancia de que la diferencia de potencial y el movimiento circular
estén en resonancia radica en la necesidad de que cuando los iones
completen la trayectoria semicircular en cualquiera de las
Des, el
sentido del campo eléctrico existente en la región intermedia
se haya invertido y por tanto los iones puedan volver a ser acelerados.
La energía cinética que tendrán los
iones tendrá como valor el producto de la diferencia de potencial
existente entre las
Des y el número de veces que los iones
son acelerados por ésta.