サイクロトロン
サイクロトロンとは、1930年にカリフォルニア大学バークレー校のアーネスト・ローレンスによって発明された粒子加速器の一種。サイクロトロンは、荷電粒子を円の中で回転させて加速する。最初のサイクロトロンは手のひらサイズでした。最近の円形加速器の中には、市の幅ほどの円を使うものもある。
サイクロトロンは、磁界を垂直にして電界をかけ、電子や粒子を半円状に曲げて通過させます。この電界により、磁界領域のD電極（deesとも呼ばれる）間の電子が加速される。
電子が半円を描き終える頃に加速電界が反転し、ギャップを越えて加速されるのだ。電子の速度が上がると、より大きな半円を描くようになります。これを何度か繰り返すと、電子は出口から高速で出てくる。
放射線治療用の最新型サイクロトロン
サイクロトロン周波数
サイクロトロンの中で動いている電荷は、一定の磁場の影響を受けて円軌道を描きます。1回の軌道が完成するまでの時間を計算すると
T = π 2r v = π2 m v q B v = π2 m q B {\displaystyle T={{{2\pi r}{v}}={{2\pi mv}{qBv}}={{{2\pi m
}{qB}}}} .
その結果、周期は半径に依存しないことがわかりました。したがって、角周波数qB/mの矩形波を印加すると、電荷は外側に向かって螺旋状に速度を増していきます。
角周波数ω=qB/mの矩形波を両側の磁極の間に印加すると、電荷はちょうど良いタイミングで再び昇圧され、ギャップを越えて加速される。このように、サイクロトロン周波数が一定であれば、電荷を加速し続けることができる（相対論的でない限り）。
質問と回答
Q:サイクロトロンとは何ですか?
A:サイクロトロンは粒子加速器の一種で、荷電粒子を円形に回転させることで加速させます。
Q: サイクロトロンを発明したのは誰ですか?
A: 1930年にカリフォルニア大学バークレー校のアーネスト・ローレンスがサイクロトロンを発明しました。
Q: サイクロトロンはどのように動作するのですか?
A: サイクロトロンは、垂直磁場によって電子や粒子を半円の軌道に曲げ、電界を印加しています。印加された電場は、磁場領域の「D」電極（「ディーズ」とも呼ばれる）間の電子を加速させます。電子が半円を描くタイミングで加速電界が反転し、電子を加速してギャップを通過させる。より速い速度で、より大きな半円を描くように移動する。これを何度か繰り返すと、出口から高速で出てくる。
Q:初期のサイクロトロンの大きさは?
A: 初期のサイクロトロンは手のひらサイズでした。
Q: 現代の円形加速器はどのくらいの大きさですか?
A: 最近の円形加速器では、都市と同じ幅の円を使うものもあります。
Q: サイクロトロンではどのような磁場が使われているのですか?
A: サイクロトロンは、垂直磁場によって電子や粒子を半円状に曲げ、電場を印加しています。
Q: サイクロトロンでは、どのように電子を加速するのですか?
A: 磁場領域のD電極（ディーズ電極とも呼ばれる）間で、印加電界により電子を加速します。
