san2 362 wyśw. 12-03-2022 16:37

ZZ.174.2

Terapia hadronowa jest rodzajem radioterapii wykorzystującej do naświetlania komórek nowotworowych strumień rozpędzonych cząstek. Obecnie w procesie leczenia stosuje się głównie protony. Strumień wysokoenergetycznych protonów otrzymuje się w cyklotronach. Od energii protonów zależy głębokość penetracji w głąb ciała pacjenta. Na przykład energia wiązki równa 60 MeV odpowiada głębokości penetracji tkanki ok. 30 mm, czyli porównywalnej ze średnicą oka. Do celów medycznych przeznaczono zbudowany w 1992 r. w IFJ PAN w Krakowie cyklotron AIC-144 o przedstawionych parametrach. Średnica: 144 cm. Prąd wiązki: 80 nA. Pole magnetyczne: 0,85 T ÷ 1,8 T. Maksymalne napięcie przyspieszające: 65 kV. Moc generatora: 120 kW. Maksymalna energia protonów: 60 MeV.

Jakie parametry konstrukcyjne cyklotronu należałoby koniecznie zmienić, aby uzyskać protony o większej energii? Wpisz znak X w odpowiedniej kolumnie tabeli oraz zapisz uzasadnienie, powołując się na odpowiedni wzór. Parametry konstrukcyjne: średnica duantów, natężenie prądu w wiązce, indukcja pola magnetycznego, napięcie przyspieszające, moc generatora  

W kluczu podane są: średnica duantów i indukcja pola magnetycznego. Promień okręgu, jaki zataczają protony w cyklotronie, faktycznie zależy od jego prędkości i jeżeli chcemy zwiększyć energię kinetyczną protonów, należy również zwiększyć indukcję lub średnicę duantów. Nie rozumiem natomiast, dlaczego nie trzeba zmieniać napięcia przyspieszającego, bo to one (zgodnie z, jak zakładam, wzorem Ue=Ek) zwiększa prędkość protonów, podczas gdy pole magnetyczne jedynie zakrzywia tor ruchu. 

Fizyka zbiór zadań CKE Dodaj post do ulubionych Poproś o pomoc
Zaloguj się lub zarejestruj, by móc dodawać komentarze.
s.gugula 13-03-2022 15:33

Wynika to ze sposobu w jaki działa cyklotron. Mianowicie napięcie przyspieszające protony jest przyłożone pomiędzy duantami i to faktycznie ono zwiększa prędkość protonów, natomiast zwiększenie ich prędkości może się odbyć po prostu w taki sposób, że te protony większą liczbę razy przejdą przez to wytworzone między duantami pole elektryczne (każdorazowe przejście przez pole dodatkowo zwiększa ich prędkość), nie ma zatem konieczności zwiększania samego natężenia pola, a co za tym idzie napięcia.