ЦИКЛОТРО́Н

ЦИКЛОТРО́Н (от цик­ло... и ...трон), цик­лич. ре­зо­нанс­ный ус­ко­ри­тель за­ря­жен­ных час­тиц (про­то­нов и ио­нов). Пред­став­ля­ет со­бой коль­це­об­раз­ный элек­тро­маг­нит, ме­ж­ду по­лю­са­ми ко­то­ро­го по­ме­ще­на ва­ку­ум­ная ка­ме­ра с ус­ко­ряю­щи­ми элек­тро­да­ми внут­ри. Час­ти­цы ус­ко­ря­ют­ся ло­ка­ли­зо­ван­ным ме­ж­ду элек­тро­да­ми ВЧ элек­трич. по­лем по­сто­ян­ной час­то­ты с на­пря­жён­но­стью до не­сколь­ких де­сят­ков кВ/см, мно­го­крат­но про­хо­дя ус­ко­ряю­щий за­зор и дви­га­ясь по спи­раль­ной тра­ек­то­рии в по­сто­ян­ном по вре­ме­ни маг­нит­ном по­ле, на­прав­лен­ном пер­пен­ди­ку­ляр­но плос­ко­сти дви­же­ния час­тиц. Час­то­та об­ра­ще­ния час­тиц в Ц. поч­ти не за­ви­сит от их ско­ро­сти (энер­гии): при мно­го­крат­ном про­хо­ж­де­нии ус­ко­ряю­ще­го за­зо­ра вме­сте со ско­ро­стью час­ти­цы уве­ли­чи­ва­ет­ся и ра­ди­ус её дви­же­ния, а так­же сред­няя (по ази­му­ту) ве­ли­чи­на маг­нит­но­го по­ля.

Ц. изо­бре­тён в 1929 Э. О. Ло­урен­сом; в 1931 в Ра­диа­ци­он­ной ла­бо­ра­то­рии Ка­ли­фор­ний­ско­го ун-та (ны­не Берк­ли­ев­ская на­цио­наль­ная ла­бо­ра­то­рия) осу­ще­ст­в­ле­на пер­вая экс­пе­рим. де­мон­ст­ра­ция его дей­ст­вия: на 4-дюй­мо­вом (по диа­мет­ру по­лю­са элек­тро­маг­ни­та) Ц. ио­ны мо­ле­ку­ляр­но­го во­до­ро­да бы­ли ус­ко­ре­ны до энер­гии 80 кэВ. В СССР пер­вый Ц. с диа­мет­ром по­лю­са 1 м по­стро­ен в Ра­дие­вом ин­сти­ту­те в 1937. Че­рез год ус­ко­ри­тель был вве­дён в экс­плуа­та­цию, ток ус­ко­рен­ных до 6 МэВ дей­тро­нов со­ста­вил при­мер­но 40 мкА.

В Ц. мож­но вы­де­лить сле­дую­щие осн. сис­те­мы: маг­нит­ная (элек­тро­маг­нит с ис­точ­ни­ком по­сто­ян­но­го то­ка), ус­ко­ряю­щая (по­лые элек­тро­ды и ге­не­ра­тор ВЧ на­пря­же­ния), ион­ный ис­точ­ник, ва­ку­ум­ная ка­ме­ра со сред­ст­ва­ми от­кач­ки, сис­те­ма вы­во­да. Ток пуч­ка час­тиц на вы­хо­де из Ц. со­став­ля­ет от не­сколь­ких со­тен нА до еди­ниц мА, сам пу­чок яв­ля­ет­ся ква­зи­не­пре­рыв­ным.

Ц. под­раз­де­ля­ют на клас­си­че­ские (с поч­ти од­но­род­ным, не­мно­го спа­даю­щим от цен­тра к ра­диу­су вы­во­да час­тиц маг­нит­ным по­лем ме­ж­ду по­лю­са­ми) и изо­хрон­ные (с про­стран­ст­вен­ной ва­риа­ци­ей маг­нит­но­го по­ля и рос­том его сред­не­го по ази­му­ту зна­че­ния от цен­тра к кра­ям элек­тро­маг­ни­та). Ва­риа­ция по­ля соз­да­ёт­ся при по­мо­щи пе­ре­мен­но­го по ази­му­ту и ра­диу­су за­зо­ра ме­ж­ду по­лю­са­ми элек­тро­маг­ни­та. Су­ще­ст­ву­ют Ц. с так на­зы­вае­мы­ми раз­де­лён­ны­ми сек­то­ра­ми, в ко­то­рых маг­нит­ная сис­те­ма все­го ус­ко­ри­те­ля со­сто­ит из не­сколь­ких от­дель­но рас­по­ло­жен­ных маг­ни­тов-сек­то­ров.

Энер­гия пуч­ка, по­лу­чае­мо­го на совр. Ц., ле­жит в диа­па­зо­не от еди­ниц до не­сколь­ких со­тен МэВ. На 2017 Ц. про­из­во­дят­ся на ком­мерч. ос­но­ве и ис­поль­зу­ют­ся пре­им. для ре­ше­ния при­клад­ных за­дач, а не для фун­дам. ис­сле­до­ва­ний. Так, Ц. при­ме­ня­ют в ра­диа­ци­он­ной ме­ди­ци­не для об­лу­че­ния ион­ны­ми пуч­ка­ми зло­ка­че­ст­вен­ных опу­хо­лей, при про­из-ве изо­то­пов, из­го­тов­ле­нии фильт­ров на ос­но­ве тре­ко­вых мем­бран, для улуч­ше­ния свойств по­ли­мер­ных ма­те­риа­лов, мо­ди­фи­ка­ции кри­стал­лов.