1.
amerikalı fizikçi robert van de graaff tarafından 20. yüzyılın başlarında icat edilen, başlangıçta parçacık hızlandırıcı olarak kullanılan ve içerisinde yüksek gerilim üretilmesini sağlayan basit bir alet.
jeneratörün içinde, en alt kısımda, dönen bir motor parçası ve buna bağlı bir silindir bulunur. bu parça, bağlı olduğu kayışı da döndürür. bu kayışı bisiklet tekerleklerine bağlı olan zincir gibi düşünebilirsiniz. yani açık ucu olmayan bir parçadan bahsediyoruz*. kayışın üst tarafında yine dönebilen silindir bir parça bulunur ve alt taraftan motor yardımıyla döndürülen kayışın hareketi, üst kısımdaki silindiri de döndürmeye başlar.
silindir dönerken, kayışla olan teması sonucunda yüklü parçacıkların oluşmasını sağlar. bu sırada silindirin kendisi negatif şekilde yüklenirken kayış da pozitif yüklenir.
kayışın en alt ve en üst kısımlarında birer metal fırça bulunur. silindir ve kayış elektrikle yüklenirken, alt kısımda bulunan metal fırçada bulunan elektronlar, aynı türden yüklerin birbirini itmesi nedeniyle silindirdeki elektronlar tarafından, fırçanın uç kısmından uzağa doğru itilirler. böylece fırça, silindirin aksine, pozitif yüklenmiş olur. silindirdeki negatif yükler ile fırçadaki pozitif yükler birbirini çekeceğinden burada bir elektrik alanı oluşur. bunun etkisiyle, fırça ve silindir arasındaki havada bulunan pozitif yüklü parçacıklar, silindire doğru çekilirler ancak silindire ulaşmadan kayışla muhatap oldukları için, kayışın üzerine yerleşirler ve kayışın hareketiyle, aletin üst kısmına kadar taşınırlar.
üst kısımda bulunan diğer silindir, elektron verme isteği yüksek olan bir metalden yapılır. dolayısıyla kayışla birlikte buraya kadar taşınan pozitif yüklerin etkisiyle, silindirin elektronları kayışa doğru çekilir. bu sefer bu silindir, alttakinin aksine, pozitif şekilde yüklenir. burada bulunan metal fırça ile bu silindir arasında da aşağıdaki duruma benzer bir elektrik alanı ve yük alışverişi gerçekleşir. ancak bu kez negatif yüklü parçacıklar silindire doğru çekilirken pozitif olanlar fırçanın diğer ucuna doğru itilir.
aletin en önemli parçalarından biri, üst kısmında bulunan büyük küresel kafa kısmıdır. son adımda fırçadan itilen pozitif yüklü parçacıklar, yani iyonlar bu küresel yapıya doğru hareket ederler. küresel cisimlerin iç kısmında elektrik yükü bulunmaz. bu nedenle iyonlar, kürenin dış yüzeyine dağılırlar.
eğer bir insan bu küreye dokunursa, küredeki elektrik yükü vücuduna yüklenir. aynı tür yükler birbirini iteceği için, saç tellerine doğru kendisini gösteren bu itme ile aşağıdaki türden görüntüler oluşur:
görselin kaynağı
jeneratörün içinde, en alt kısımda, dönen bir motor parçası ve buna bağlı bir silindir bulunur. bu parça, bağlı olduğu kayışı da döndürür. bu kayışı bisiklet tekerleklerine bağlı olan zincir gibi düşünebilirsiniz. yani açık ucu olmayan bir parçadan bahsediyoruz*. kayışın üst tarafında yine dönebilen silindir bir parça bulunur ve alt taraftan motor yardımıyla döndürülen kayışın hareketi, üst kısımdaki silindiri de döndürmeye başlar.
silindir dönerken, kayışla olan teması sonucunda yüklü parçacıkların oluşmasını sağlar. bu sırada silindirin kendisi negatif şekilde yüklenirken kayış da pozitif yüklenir.
kayışın en alt ve en üst kısımlarında birer metal fırça bulunur. silindir ve kayış elektrikle yüklenirken, alt kısımda bulunan metal fırçada bulunan elektronlar, aynı türden yüklerin birbirini itmesi nedeniyle silindirdeki elektronlar tarafından, fırçanın uç kısmından uzağa doğru itilirler. böylece fırça, silindirin aksine, pozitif yüklenmiş olur. silindirdeki negatif yükler ile fırçadaki pozitif yükler birbirini çekeceğinden burada bir elektrik alanı oluşur. bunun etkisiyle, fırça ve silindir arasındaki havada bulunan pozitif yüklü parçacıklar, silindire doğru çekilirler ancak silindire ulaşmadan kayışla muhatap oldukları için, kayışın üzerine yerleşirler ve kayışın hareketiyle, aletin üst kısmına kadar taşınırlar.
üst kısımda bulunan diğer silindir, elektron verme isteği yüksek olan bir metalden yapılır. dolayısıyla kayışla birlikte buraya kadar taşınan pozitif yüklerin etkisiyle, silindirin elektronları kayışa doğru çekilir. bu sefer bu silindir, alttakinin aksine, pozitif şekilde yüklenir. burada bulunan metal fırça ile bu silindir arasında da aşağıdaki duruma benzer bir elektrik alanı ve yük alışverişi gerçekleşir. ancak bu kez negatif yüklü parçacıklar silindire doğru çekilirken pozitif olanlar fırçanın diğer ucuna doğru itilir.
aletin en önemli parçalarından biri, üst kısmında bulunan büyük küresel kafa kısmıdır. son adımda fırçadan itilen pozitif yüklü parçacıklar, yani iyonlar bu küresel yapıya doğru hareket ederler. küresel cisimlerin iç kısmında elektrik yükü bulunmaz. bu nedenle iyonlar, kürenin dış yüzeyine dağılırlar.
eğer bir insan bu küreye dokunursa, küredeki elektrik yükü vücuduna yüklenir. aynı tür yükler birbirini iteceği için, saç tellerine doğru kendisini gösteren bu itme ile aşağıdaki türden görüntüler oluşur:
görselin kaynağı
devamını gör...
2.
van de graaff jeneratörü hızlandırılmış parçacık demeti ile atomu bölme düşüncesinin bir ürünü olarak 1929 yılında princeton üniversitesinde görev yapan robert jemison van de graaff tarafından icat edilmiştir. kendisi lisans ve yüksek lisans eğitimini mekanik mühendisliği alanında tamamladıktan sonra 1924 yılında sorbonne'da marie curie'nin radyasyon derslerine devam etmiş, içindeki fizik aşkı depreşerek 1926 yılında oxford fizik lisansını, 1928 yılında ise fizik doktorasını tamamlamıştır. dolayısıyla kendisini saf bir fizikçi olarak tanımlamak bu parlak zekaya haksızlık etmek olacaktır.
van de graaff jeneratörü yine aynı isimle anılan hızlandırıcının en önemli parçasıdır (imkanım yoktu çaylak olduğum için ayrı başlık açamadım) . bu hızlandırıcılar sağlık alanında sıklıkla kullanılmaktadır. günümüzde bu cihazlar 25 milyon volta kadar statik elektrik üretebilmektedir. van de graaff hızlandırıcıları protonların, deuteronların, tritonların alfa parçacıklarının ve he parçacıklarının yüksek enerjili ışınlarını üretmekte kullanılırlar.
bu hızlandırıcıların teorik bir limiti vardır. parçacıklar maksimum (potansiyel fark) x (parçacık yükü) kadar enerji kazanabilir. ortamda bir de hava varsa elektrik alan maksimum 3mv/m kadarlık bir seviyeye çıkabilir. madem öyle bir teorik limit var, peki nasıl 20 mv'a kadar çıkartabiliyoruz derseniz cevabı hem ortamdan havayı uzaklaştırmak hem de tandem van de graaff denilen cihazları geliştirmek gerekiyor .
peki hocam bu bilgi gerçek hayatta ne işimize yarıyor diyenler için şu örneği verebilirim. brookhaven national laboratory, 1970'lerde geliştirdiği tandem van de graaff hızlandırıcısı araştırmacılara, elektronlarından tamamen arındırılmış, hidrojenden demire kadar 40'tan fazla farklı türde iyondan oluşan ışınlar sağlayabiliyor. bu sayede radyasyon onkolojisinde yeni araştırmalar gerçekleştirilerek hastalar için yeni tedaviler geliştiriliyor.
van de graaff jeneratörü yine aynı isimle anılan hızlandırıcının en önemli parçasıdır (imkanım yoktu çaylak olduğum için ayrı başlık açamadım) . bu hızlandırıcılar sağlık alanında sıklıkla kullanılmaktadır. günümüzde bu cihazlar 25 milyon volta kadar statik elektrik üretebilmektedir. van de graaff hızlandırıcıları protonların, deuteronların, tritonların alfa parçacıklarının ve he parçacıklarının yüksek enerjili ışınlarını üretmekte kullanılırlar.
bu hızlandırıcıların teorik bir limiti vardır. parçacıklar maksimum (potansiyel fark) x (parçacık yükü) kadar enerji kazanabilir. ortamda bir de hava varsa elektrik alan maksimum 3mv/m kadarlık bir seviyeye çıkabilir. madem öyle bir teorik limit var, peki nasıl 20 mv'a kadar çıkartabiliyoruz derseniz cevabı hem ortamdan havayı uzaklaştırmak hem de tandem van de graaff denilen cihazları geliştirmek gerekiyor .
peki hocam bu bilgi gerçek hayatta ne işimize yarıyor diyenler için şu örneği verebilirim. brookhaven national laboratory, 1970'lerde geliştirdiği tandem van de graaff hızlandırıcısı araştırmacılara, elektronlarından tamamen arındırılmış, hidrojenden demire kadar 40'tan fazla farklı türde iyondan oluşan ışınlar sağlayabiliyor. bu sayede radyasyon onkolojisinde yeni araştırmalar gerçekleştirilerek hastalar için yeni tedaviler geliştiriliyor.
devamını gör...