В семействе современных ускорителей тяжелых элементарных частиц
существуют циклотроны, фазотроны, синхротроны и синхрофазотроны. Принцип
действия у них одинаков: частица летит по круговой (или спиральной в
циклотроне) орбите под действием магнитного поля между полюсами магнита,
а в промежутке между магнитами ускоряется импульсом электрического
поля. А теперь отличия.
В циклотроне напряжение магнитного поля и
частота импульсов электрического поля постоянны, а меняется
(растет)радиус орбиты. Таким образом, мощность циклотрона всегда
ограничена его размерами. В фазотроне постоянными являются радиус орбиты
и напряженность магнитного поля, а частота импульсов электрического
поля растет в соответствие со скоростью ускоряемой частицы. Это
позволяет поднять максимальную энергию ускоряемых ионов по сравнению с
предельным значением для циклотрона. Энергия ионов в фазотронах
достигает 600—700 МэВ. В синхротроне постоянными являются радиус орбиты и
частота импульсов электрического поля, но меняется напряженность
магнитного поля. Синхротроны используются в основном для работы с
релятивистскими электронами, т.к. у них частота обращения практически не
меняется (скорость-то не может превышать световую). А в синхрофазотроне
меняется и магнитное, и электрическое поле. Эти ускорители используют
для разгона нерелятивистских частиц. Большинство современных циклических
ускорителей являются сильнофокусирующими синхрофазотронами.