링크세상 링크모음
링크세상 링크모음 링크 애니 웹툰 링크 드라마 영화 링크 세상의모든링크

사이클로트론이란 무엇입니까 – 컴퓨터 기술

과학자들의 주요 목적은 원자핵과 우주를 구성하는 부분이 정확히 무엇인지 알아내는 것입니다.

이것에 대해 알기 위해 그들은 입자라고 불리는 발사체로 핵을 폭격합니다.

선택된 표적에 충격을 가하기 위해 양 또는 음으로 하전된 입자/이온을 가속하는 데 사용되는 기계 중 하나인 사이클로트론을 입자 가속기라고 합니다.

사이클로트론이란 무엇입니까?

원자핵을 부수고 더 작은 부분이나 입자로 분해하는 데 사용되는 입자 가속기입니다.

이러한 강력한 힘을 얻기 위해 사이클로트론은 거의 빛의 속도로 입자를 가속합니다.

입자가 핵소체와 충돌할 때 매우 강력한 운동량은 점점 더 작은 입자로 부서집니다.

가속도가 증가할수록 운동량도 증가하여 더 많은 기본 입자가 발견됩니다.

LHC(Large Hadron Collider)는 발견에 사용되는 가장 일반적인 예입니다. 힉스 보존 입자.

사실, 이러한 테스트를 통해 연구에 대한 일부 답변을 알고 있다고 말할 수도 있습니다. 적어도 부분적으로 과학자들은 볼 수 있고, 예측을 할 수 있으며, 노련한 사람들이 그것을 훌륭하게 테스트할 수 있습니다.

원자에 관한 많은 사실은 예측과 가설을 테스트하기 위해 고안된 실험을 통해 학습되었습니다.

예를 들어, 이전 가설을 바탕으로 한 실험에서는 원자의 중심 부분이 양성자와 중성자로 구성되어 있음을 나타냅니다.

원자 분쇄기나 사이클로트론이라고 불리는 입자 가속기를 사용하여 원자를 분쇄하는 과정에서 산산조각날 수 있는 것이 바로 이 핵입니다.

의료용 사이클로트론

의료용 동위원소 생산에 사용되는 양성자는 6.5MeV에서 13MeV의 속도로 가속됩니다.

사이클로트론 과학은 핵의학 분야의 선구적인 연구와 기존의 이미징 도구 모음을 기반으로 구축되었습니다.

사이클로트론은 의학 및 생물학 연구와 다음 분야에 사용하기 위한 방사성 동위원소를 생산합니다. PET-CT 스캐너 추적자(동위원소)로.

추적자는 안정한 원소를 불안정하거나 방사성 원소로 변환하여 생성된 방사성 물질로, 세포 수준에서 질병을 감지하고 진단하는 데 안전하게 사용할 수 있습니다.

음전하를 띤 수소 이온이 강력한 전자석의 극 사이에 2차원 모양의 판이 들어 있는 사이클로트론의 진공 챔버에 주입됩니다.

그리고 D 사이에 교대로 나타나는 양의 전압과 음의 전압은 한 D에서 다른 D로의 원형 경로에서 이온을 끌어당기고 밀어냅니다.

이온은 디스크 사이의 간격을 지날 때마다 에너지가 증가하여 수평면 내에서 눈을 붙잡는 자기장을 가속화합니다.

이온이 가속됨에 따라 사이클로트론 외부를 향해 나선형으로 회전하게 됩니다.

이온이 추출 포일이나 네트에 닿으면 전자가 제거되어 양전하를 띤 양성자를 남기고 빔라인을 따라 표적을 향해 이동합니다.

고에너지 양성자가 표적의 원자핵과 충돌하면 핵반응으로 인해 원자 구조가 바뀌어 방사성 동위원소가 생성됩니다.

그만큼 방사성 동위원소 그런 다음 분자에 추가됩니다. 이 경우 설탕 분자( FDG ) 만들기 방사성의약품 인체에 쉽게 흡수될 수 있는 것입니다.

방사성 동위원소를 포함하는 표적 물질은 차폐선과 일련의 통과 접근 지점을 통해 최종 스테이션에서 전송됩니다.

생산 구역의 핫 셀로. 숙주 세포에 들어가면 작업자는 조작 팔을 사용하여 표적에서 방사성 동위원소를 추출합니다.

방사성 동위원소는 이미 붕괴되기 시작했기 때문에 시간이 매우 중요합니다. 방사성 동위원소가 붕괴하는 동안 에너지를 방출합니다. 애완동물 스캔.

모든 의약품 생산과 마찬가지로 사이클로트론 시설에서 생산되는 방사성 의약품은 엄격하고 엄격한 프로토콜을 따라야 합니다.

여기에는 우수한 제조 관행과 건강에 대한 품질 보증 프로세스가 포함됩니다.

이러한 프로토콜은 이 센터가 자격을 갖추고 훈련된 인력을 갖추고 적절한 건물과 시설을 갖추고 올바른 자료와 라벨을 보유하고 있음을 보장합니다.

안전한 고품질 방사성 의약품 생산을 보장하기 위한 절차를 승인하기 위한 품질 청문회.

방사성의약품은 병원으로 운반하거나 실험실에서 사용하기 위해 포장하여 차폐된 용기에 담는다.

병원에 도착하면 방사성의약품을 환자에게 정맥 주사할 준비가 되어 있습니다.

방사성 동위원소는 환자의 몸 전체를 여행하면서 붕괴되어 PET-CT 스캐너에 의해 감지되고 3차원 이미지를 생성하는 데 사용되는 에너지를 방출합니다.

이미지는 세포가 가장 많은 방사성 동위원소를 차지하는 신체의 위치를 ​​보여줍니다. 세포가 더 활동적일수록 더 많은 방사성 동위원소를 흡수합니다.

세포 기능을 관찰할 수 있으면 의료 전문가와 연구자들에게 질병을 진단하고 새로운 치료법을 계획하거나 기존 환자 치료를 평가하는 데 필요한 중요한 정보가 제공됩니다.

이것은 사이클로트론 과학 센터가 분자 이미징, 핵 의학 및 방사성 동위원소를 사용하는 기타 과학 분야의 확장 분야에서 연구를 발전시키는 것을 포착합니다.

특히, 암, 알츠하이머, 심장병 등 질병의 연구와 치료에 중요한 역할을 할 것입니다.

그리고 우리는 식물 동물과 인간 건강에 대한 혁신적인 연구를 위한 강력한 영상 도구가 될 것입니다.

교장과 근무

1934년 EO 로렌스와 MS 리빙스턴이 개발한 장치. 양성자와 중성자와 같은 하전 입자를 가속하는 데 사용됩니다.

사이클로트론 입자 소스
이온 소스: 뮌헨 공과대학

이로 인해 고에너지 하전 입자가 생성됩니다. 핵물리학에서는 이러한 에너지가 공급된 입자는 핵반응을 일으키는 핵에 충격을 가하는 데 사용됩니다.

진동하는 전기장과 대각선의 강한 자기장의 도움으로 양전하를 띤 입자(이온)가 높은 에너지로 가속됩니다.

D라고 불리는 전도성이 높은 금속으로 만들어진 두 개의 속이 빈 반원통은 직선 모서리가 서로 작은 간격을 두고 서로 마주보도록 배치됩니다.

이제 이 2개의 D는 높은 교류 전압원의 단자에 연결됩니다. 전압 소스는 선택적 주파수로 두 D의 극성을 변경하는 데 도움이 됩니다.

하나의 D가 양의 전위에 있을 때 다른 D는 동시에 음의 전위인 정반대가 됩니다.

이러한 방식으로, 그들은 진동하고 그들 사이에 가변 전기장이 생성됩니다. 하나의 전자석은 D 아래에 유지되고 다른 전자석은 D 위에 유지됩니다.

하단 전자석은 위쪽 방향으로 북극을 가지며 상단 전자석은 아래쪽에 남극을 갖습니다.

이러한 배열은 전기장의 방향에 수직인 자기장을 생성합니다. 이 전체 배열은 진공 상자에서 볼 수 있습니다.

2D는 수평 방향으로 전기장을 생성하고 전자석은 수직 방향으로 자기장을 생성합니다.

사이클로트론이 뭐죠?

양성자이거나 양성자와 중성자의 조합일 수 있는 양전하 입자를 배치할 때.

하나의 D는 양수이고 두 번째 D는 음수이므로 둘 사이에 전기장이 존재합니다.

이제 하전 입자에 힘이 작용하고 방향은 아래와 같습니다.

F=qE

여기서, F =는 전기장 E에 유지될 때 전하 q가 받는 힘입니다.

이 힘으로 인해 하전 입자가 가속되고 가속으로 인해 다른 D에 들어갈 때까지 속도가 증가합니다.

a=qE/m

여기서 a =는 질량 m인 전하 q가 전기장 E에 유지될 때 겪는 가속도입니다.

D는 밀폐된 용기이므로 D 내부의 전기장의 값은 0입니다.

따라서 전계력(E)은 0이 되고 가속도(a)도 0이 됩니다.

따라서 용기 내부에는 전기장(E)이 없고 자기장이 존재합니다. 그러나 자기장 방향(B)은 하전입자에 수직으로 존재한다.

이제 하전입자는 자기장의 방향에 대각선인 수평축으로 움직입니다.

이는 v와 D를 포함하는 평면에 수직인 방향으로 힘을 경험합니다. 이 힘은 구심력을 제공하고 대전 입자가 원형 경로를 따라 이동하도록 만듭니다.

원형 경로의 반경(R)은 방정식으로 표현됩니다.

R=mv/qB

여기서, R =는 전기장 E에 유지될 때 속도 v 및 질량 m으로 움직이는 전하 q의 반경입니다.

입자는 반원을 만들고 이 t/2의 간격 사이에 옵니다. 여기서 t는 하나의 원을 완성하는 데 걸리는 시간입니다.

입자가 사이클로트론의 중심에 유입되면 속도는 0으로 유지됩니다. 전기장으로 인해 가속이 시작되고 속도가 증가합니다.

속도 v로 D에 들어가면 교번 전기장이 D 내부에서 0이 되기 때문에 D 내부에서 일정하게 유지됩니다.

그리고 대각선 자기장은 입자의 속도를 변경할 수 없습니다. 그러나 전하/입자가 D의 끝에 도달하고 전기장 극성이 바뀌자마자.

그런 다음 다시 입자는 힘을 경험하고 결과적으로 가속되어 다른 D에 들어갈 때까지 속도가 증가합니다.

이러한 방식으로 다음 회전마다 입자의 운동 에너지가 증가하므로 회전 반경도 증가합니다.

마지막에는 창을 통과하여 목표물에 부딪히는 경계에 도달합니다. 입자 연구에 참여하는 과학자들은 구름 상자를 사용합니다.

이것은 크기에 관계없이 모든 구름 상자가 유리로 밀봉된 드럼 모양의 구획으로 구성되어 있는 작은 물체입니다. 내부에는 수증기로 포화된 가스가 있습니다.

이 챔버를 통과하는 모든 하전 입자는 추운 날 높이 나는 비행기가 남긴 구름 흔적과 유사한 수증기 흔적을 남깁니다.

안개상자의 흔적을 없애고 사진을 찍을 수 있습니다. 트레일을 사용하여 질량과 속도를 계산하여 새로운 입자를 예측합니다.

싱크로사이클로트론

듀테론 핵이나 알파입자의 속도를 가변 주파수 교류 전압을 가해 제어해야 할 때 사용되는 싱크로사이클로트론.

입자의 속도가 빛의 속도에 접근하기 시작할 때 상대론적 효과를 보상하기 위해 변경됩니다.

여기서는 고전적인 사이클로트론에서와 같이 2차원 대신 단 하나의 D만 사용합니다. 표적화를 위해 정전기 편향 장치가 사용됩니다.

등시성 사이클로트론

그만큼 등시성 에 대한 대안이다 싱크로사이클로트론.

이는 시간에 따라 증가하는 것이 아니라 반경에 따라 증가하는 다양한 자기장을 갖습니다. 등시성은 싱크로사이클로트론보다 훨씬 더 큰 빔 전류를 생성할 수 있습니다.

그러나 강력한 포커싱 효과를 제공하고 입자가 나선형 궤적에 포착되도록 하려면 전계 강도의 방위각 변화가 필요합니다.

종류와 용도

이 원자 분쇄기에는 놀라운 연구 도구가 있습니다. 기본적으로 그들은 세 가지 종류가 있습니다.

사이클로트론 1개

2 베타트론

선형 가속기 또는 LINAC

이 3개의 입자 가속기는 각각 다른 원리로 작동합니다. 수소의 양성자와 같은 무거운 양성 입자를 가속합니다.

베타트론은 음입자인 전자를 가속시킵니다. 선형 가속기는 양성 또는 음성 입자를 가속하는 데 사용됩니다.

암 치료에서 방사선 요법과 같은 의료 목적으로 선형 가속기를 일반적으로 적용합니다.

의료용 사이클로트론
출처 : GE

X-Ray 기계는 일종의 입자 가속기, 일종의 원자 분쇄기입니까?

예, 엑스레이 진공관은 가속기입니다. 텔레비전의 브라운관도 마찬가지입니다.

하지만 엑스레이 튜브는 전자에 약 200,000V의 에너지를 제공할 수 있습니다.

MRI(자기공명영상), CT 스캔, 초음파 또는 초음파 검사와 같은 의료 기기에 대해 자세히 알아보려면 링크를 클릭하세요.