سیکلوترون، سینکروترون و میکروترون

سیکلوترون

سیستمی است که در یک مسیر حلقوی به ذرات  باردار شتاب داده و در تحقیقات فیزیک هسته ای کاربرد دارد. از این وسیله در پرتو درمانی جهت تولید پروتونهای پر انرژی استفاده می شود. میدان مغناطیسی سیکلوترون باعث حرکت و شتاب گرفتن ذرات باردار در مدارهای حلقوی می شود. این ذرات توسط یک منبع که در مرکز سیستم قرار گرفته است تولید شده و از آنجا به سمت خارج شروع به شتاب گرفتن می نماید. ذرات باردار در داخل دو یا چند الکترود توخالی که به شکل حرف لاتین D طراحی شده اند و به همین نام(دی) نیز نامیده می شوند، توسط یک میدان الکتریکی با فرکانس بالا شتاب می گیرند.

هنگامی که یونها از یک -دی- به -دی- دیگر وارد می شوند، شتاب آنها افزایش می یابد. این عمل به دفعات زیادی تکرار می شود و باعث افزایش تصاعدی شتاب، انرژی و شعاع چرخش یونها میگردد تا این که نهایتا از قسمت بیرونی سیستم خارج می شوند. همچنین، در پزشکی از این سیستم جهت تولید رادیوداروها استفاده می شود.

سینکروترون

 این وسیله یک شتاب دهنده ی حلقوی ذرات باردار می باشد که به کمک آن می توان طیف پرتوهای الکترومغناطیسی از فروسرخ تا پرتوهای ایکس را تولید نمود. از این سیستم نیز می توان در موارد خاص جهت پروتون تراپی استفاده نمود. در آزمایشگاه هسته های فرمی، توانسته اند به پروتونها و آنتی پروتونها تا مقدار یک ترا الکترون ولت انرژی بدهند. اجزای اصلی تشکیل دهنده سینکروترون شامل یک تفنگ الکترونی و یک شتاب دهندهی خطی می باشد.

میکروترون

میکروترون یک شتاب دهنده الکترون می باشد که از ترکیب قوانین حاکم بر شتاب دهنده ی خطی و سیکلوترون استفاده  می کند. با کمک یک میدان مغناطیسی متغیر، به الکترونها شتاب داده می شود. پس از انتخاب انرژی مورد نظر، یک لوله منحرف کننده به صورت خودکار به سمت مدار متناسب با آن انرژی حرکت می کند تا پرتو الکترونی بتواند از آن خارج شود. مزیت اصلی میکروترون نسبت به  شتاب دهندهی خطی، ساده بودن انتخاب انرژی، کوچک بودن دسته پرتو آن و کوچک بودن اندازه سیستم می باشد.