معجل الإلكترون التوافقي

أن سرعة الإلكترون تقترب من سرعة الضوء عندما تبلغ طاقة حركته 2 م. أ. ف. ومن ثم فإننا لن نحتاج إلى مصدر تردد راديوي يتغير. يتم أولاً تسريع شعاع الإلكترونات إلى 2 م.أ. ف. ثم يحقن في المدار الدانري للمعجل عن طريق الانحراف الكهربي. ثم نستخدم مغناطيساً حلقياً لإجبار الإلكترونات على الحركة الدائرية وعندما تتسارع الإلكترونات عند مرورها خلال مصدر التردد الراديوي فإن شدة المجال المغناطيسي تتغير دورياً من شدة ضعيفة إلى شدة قوية وذلك للحصول على مدار بنصف قطر ثابت. ويحدد نصف القطر (r) تردد المصدر (f) من خلال العلاقة:

(1) .............

حيث C سرعة الضوء.

يستخدم هنا مغناطيسي حلقي عبارة عن صفائح من الحديد وذلك لتقليل التيارات الدوامية، وهو هنا يستخدم فقط للحصول على المسار الدائري ومن ثم يستخدم الشكل الحلقي. كما نلاحظ هنا أن المجال المغناطيسي لا يتدخل في عملية التعجيل. وكما في المعجل السابق فإننا نحصل على نبضات من الجسيمات هنا ومن ثم تكون شدة التيار ضعيفة. إلا أن ذلك يشفع له الحصول على طاقة كبيرة جداً.

لاحظ أن مبدأ استقرار الطور يتحقق هنا وذلك كما يلي:

عندما تخترق الإلكترونات نصف الدورة الموجب فإنها تكتسب طاقة من المجال الكهربي. بينما عندما يمر بها النصف السالب فإنها تفقد طاقة. وتلتثم الإلكترونات هنا في نبضات ذات طور واحد حيث يتوافق معدل زيادة الطاقة الممتصة من مصدر الجهد الراديوي مع زيادة المجال المغناطيسي. ووفق ما سبق نجد أنه إذا كان على الإلكترون أن يخترق الفجوة مكتسباً المزيد من الطاقة فإنه سيتحرك في مدار أكبر من المدار العادي ومن ثم فإنه يحتاج إلى زمن أطول للوصول إلى الفجوة ومن ثم سيكتب طاقة أقل من الكترون آخر يتحرك في طور مستقر.

ويحدث العكس لإلكترون يكتسب طاقة أقل. وبالتالي فإن استقرار الطور يعمل على «حبس» الإلكترونات حول طور الاستقرار.

بعد أن تتم الدورة المغناطيسية ويتم تعجيل الإلكترون إلى الطاقة المطلوبة يمكننا حرف الإلكترون كهربياً أو مغناطيسياً وإخراجه من المدار ليتجه نحو قاعة التجارب. لا بد لنا هنا أن نبين أن هنا حداً أقصى للطاقة لا نستطيع بعدها تعجيل الإلكترون إلى المزيد وذلك نتيجة للفقد الإشعاعي. فإذا ما كان معدل الفقد الإشعاعي (إشعاع الإيقاف) مساوياً لمعدل التعجيل فإننا نصل إلى أقصى طاقة (الاتزان الطاقوي) ومن ثم وجد أن أقصى طاقة تساوي تقريباً 1 ج. أ. ف. وبلغ نصف قطر مدار الإلتكرون في معجل كاليفورنيا 3.76 متراً.

وعلى كل حال يمكن تجاوز الطاقة السابقة إلى حوالي 6.ج. أ. ف وذلك باستخدام مبدأ الانحدار المتردد.