翻訳|cyclotron
陽子などイオンの加速器。1930年E.O.ローレンスとM.S.リビングストンにより考案された。円形のビーム軌道面に垂直に一様静磁場をつくる電磁石,その中心におかれるイオン源,円を二分する形の加速間隙(かんげき)をもつ高周波電極(通称,ディー)などで構成される。イオン源からディー電極で引き出された荷電粒子は磁場中で円運動をする。粒子の質量m,電荷q,磁束密度Bのとき,円運動の角周波数(角振動数)はωc=qB/mである(MKSA単位系)。粒子の速度が光速より十分小さく,mがほとんど静止質量に等しい間は,ωcは一定で粒子のエネルギーによらない。ディー電極に角周波数ωcの高周波電場をかけると,最初に高周波の加速位相で電極を通過した粒子は,軌道の径を渦巻状に大きくしながらつねに同じ位相で電極を通り加速を受け続ける。粒子の速度が大きく,相対論的効果が無視できないエネルギー領域(陽子では約2×107eV以上)では,粒子の質量の増加によって回転周期と高周波電場の周期が一致しなくなり,この加速原理は有効性を失う。この制限を取り除き,さらに高エネルギーに加速する装置として,高周波の周波数を変化させて粒子の回転周期と同期させるシンクロサイクロトロンsynchrocyclotron,磁場の分布に円周方向の変化をもたせたAVF(azimuthally varying fieldの略)サイクロトロンAVF cyclotronがある。
→加速器
執筆者:木村 嘉孝
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1931年にカリフォルニア大学バークレー校のEarnest O. Lawrence,M.S. Livingstonが発表した,高周波電場と電磁石を利用する荷電粒子加速器.上下方向に磁場をかける直流電磁石と,水平方向にD型の電極2個を向かい合わせに組み合わせた円筒状構成になっている.2個のDの中心にあるイオン源で陽子などの荷電粒子を発生させ,高周波電場を印加して加速すると,磁場により荷電粒子ビームは曲げられる.Dの間げきを通過するたびに高周波の位相がかわるように同期をとると,荷電粒子はらせん状の軌道を描いて連続的に加速されて高エネルギーに到達する.Dを合わせた円が大きいほど到達エネルギーが高いので,直径の数字で,たとえば,カリフォルニア大学バークレーの60 in サイクロトロンのように表すことが多い.粒子の速度が光速に近づくと相対論的に質量が増加して高周波の位相から遅れてくるので,加速の限界が存在する.陽子ではおよそ25 MeV である.核科学の最先端の装置としては,その使命は終わったが,放射性核種の製造などに数多くのサイクロトロンが使われている.陽電子放射断層撮影法用の放射性核種製造にはサイクロトロンが使用されるので,この装置をもつ病院には必ず存在する.
出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報
E・O・ローレンスにより1932年に考案発表された粒子加速器。
[編集部]
…さらに27年にはRIが人体に対して応用され,ラジウムC(214Bi)を用いて一方の腕から反対の腕までの血流時間が体外から測定された。その後30年代後半からサイクロトロンによって製造されたナトリウム2424Naやリン3232Pなどの人工RIが供給されるようになり,治療,診断に利用された。50年代には原子炉で種々の人工RIが生産可能となり,核医学は急速に発展をした。…
…コッククロフト=ウォルトンの装置ともいう)が実用化され,1932年にはこの装置で加速した陽子を用い,初めての人工的に加速した粒子による原子核破壊の実験に成功した(コッククロフト=ウォルトンの実験と呼ばれる)。45年ごろまでにはこのほか,バン・デ・グラーフ型加速器(1931),サイクロトロン(1930),線形加速器(1931ころ),ベータトロン(1940),シンクロトロン(1945)などの各種の加速器が考案され,これらが今日の加速器の基礎となったが,著しい進歩をもたらしたのは第2次世界大戦後急速に発達した電波工学,エレクトロニクス,真空技術,材料工学などである。加速器のエネルギーは6~7年に約10倍の割合で大きくなっており,シンクロサイクロトロンによってπ中間子が実験室で人工的に創生(1948)されて以来,大加速器を用いての新しい素粒子の発見が相次いでいる。…
…このうちコバルト60は今日広く用いられている放射線源で,強力なγ線を照射することができる。また電子線などの発生装置としてはサイクロトロン,リニアック(線形加速器),ベータトロンなどが用いられるが,とくに近年,サイクロトロンを利用した粒子線治療の研究も進められている。リニアックとベータトロンは電子線(4~40MeV)のほかX線も照射でき,最近の普及は著しい。…
…28年カリフォルニア大学の准教授,30年同教授に就任,36年以降は同大学放射線研究所長。1929年に読んだドイツのR.ウィーダレーエの論文にヒントを得て,均一磁場と高周波電場を組み合わせて使用する粒子加速器サイクロトロンを発明,30年秋の全米科学アカデミーの会合で報告した。その後30年代を通して,直径4インチのサイクロトロンから60インチのサイクロトロンまでの装置を開発し,原子核変換の研究や,人工的な放射性同位元素の製造,放射線の医療への応用研究などを行った。…
※「サイクロトロン」について言及している用語解説の一部を掲載しています。
出典|株式会社平凡社「世界大百科事典(旧版)」
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