Der Hauptunterschied zwischen Zyklotron und Betatron besteht darin, dass Zyklotron einen spiralförmigen Pfad verwendet, während Betatron einen kreisförmigen Pfad zum Beschleunigen geladener Teilchen verwendet.
Cyclotron und Betatron sind zwei Arten von Teilchenbeschleunigern. Cyclotron ist die früheste Form des Beschleunigers, während Betatron im Vergleich dazu modern ist. Beide Systeme verwenden Magnetfelder und elektrische Felder zur Beschleunigung.
Was ist Zyklotron?
Cyclotron ist eine Art Teilchenbeschleuniger, der verwendet wird, um geladene Teilchen auf einer spiralförmigen Bahn zu beschleunigen. Dieses Gerät ist nützlich für geladene atomare oder subatomare Teilchen. Der Gründer dieses Geräts ist Ernest Orlando Lawrence.
Wenn man das Design eines Zyklotrons betrachtet, enthält es zwei hohle halbkreisförmige (spiralförmige) Elektroden. Diese Elektroden sind als Dees bekannt. Und diese beiden Elektroden werden Rücken an Rücken montiert und in einer evakuierten Kammer zwischen den Polen eines Magneten platziert.
Wenn man die Wirkungsweise betrachtet, hat es ein elektrisches Feld, das in seiner Polarität wechselt. Die Teilchen, die beschleunigt werden müssen, werden nahe der Mitte des Geräts gebildet. Hier treibt das elektrische Feld die Teilchen in die Mitte. Außerdem gibt es ein Magnetfeld, das die Teilchen auf einer halbkreisförmigen Bahn führt. Mit der Zeit werden die Teilchen von einem Punkt zum anderen beschleunigt.
Abbildung 01: Funktionsweise eines Zyklotrons
Dieses Gerät kann jedoch Protonen mit Energien von weniger als 25 Millionen eV beschleunigen. Daher ist es eine große Einschränkung für dieses Gerät. Um diese Einschränkung zu überwinden, können wir die Frequenz der auf die Dees eingeprägten Wechselspannung variieren. Dann heißt das Gerät Synchrozyklotron.
Was ist Betatron?
Betatron ist eine Art Teilchenbeschleuniger, der hauptsächlich zur Beschleunigung von Betateilchen oder Elektronen modifiziert ist. Dieses Gerät verwendet ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld für die Beschleunigung. Die Teilchen werden auf einer Kreisbahn beschleunigt.
Abbildung 02: Ein Betatron
Wenn man die Struktur eines Betatrons betrachtet, enthält es eine evakuierte Röhre. Dieses Rohr wird zu einer kreisförmigen Schleife geformt und in einen Elektromagneten eingebettet. Die Windungen des Elektromagneten verlaufen parallel zum Rundrohr. Hier neigt ein elektrischer Wechselstrom dazu, ein variierendes Magnetfeld zu erzeugen, das periodisch seine Richtung umkehrt. Die Elektronenbeschleunigung wird von zwei Kräften beeinflusst: einer Kraft, die in Bewegungsrichtung wirkt, und einer Kraft, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung wirkt. Diese beiden Kräfte sind wichtig, um die kreisförmige Bahn des Elektrons in der Schleife aufrechtzuerh alten.
Was ist der Unterschied zwischen Cyclotron und Betatron?
Cyclotron ist eine Art Teilchenbeschleuniger, der verwendet wird, um geladene Teilchen auf einer spiralförmigen Bahn zu beschleunigen. Betatron ist eine Art Teilchenbeschleuniger, der hauptsächlich zur Beschleunigung von Betateilchen oder Elektronen modifiziert ist. Der Hauptunterschied zwischen Zyklotron und Betatron besteht darin, dass Zyklotron einen spiralförmigen Pfad verwendet, während Betatron einen kreisförmigen Pfad zum Beschleunigen von Elektronen verwendet.
Darüber hinaus besteht ein weiterer Unterschied zwischen Zyklotron und Betatron darin, dass das Zyklotron zwei Elektroden enthält, die als Dees bezeichnet werden und Rücken an Rücken montiert sind, während das Betatron eine evakuierte Röhre enthält, die zu einer kreisförmigen Schleife geformt ist und diese Schleife in einen Elektromagneten eingebettet ist. Betrachtet man das Betriebsverfahren, so werden in einem Zyklotron geladene Teilchen aufgrund der Wirkung eines elektrischen Feldes und eines magnetischen Feldes von einem Punkt zum anderen beschleunigt. Im Betatron werden die Elektronen durch die Wirkung von zwei Kräften beschleunigt: Kraft, die in Bewegungsrichtung wirkt, und Kräfte, die senkrecht zur Bewegungsrichtung wirken.
Die folgende Infografik zeigt weitere Vergleiche zum Unterschied zwischen Zyklotron und Betatron.
Zusammenfassung – Zyklotron vs. Betatron
Cyclotron und Betatron sind zwei Arten von Teilchenbeschleunigern. Der Hauptunterschied zwischen Zyklotron und Betatron besteht darin, dass Zyklotron einen spiralförmigen Pfad verwendet, während Betatron einen kreisförmigen Pfad zum Beschleunigen geladener Teilchen verwendet.
