Az ATOMKI Ciklotron Laboratóriuma üzemelteti Magyarország legnagyobb részecskegyorsító berendezését. Az itt működő MGC-20 típusú ciklotron 1985 novembere óta szolgáltat gyorsított részecskenyalábokat alap- és alkalmazott kutatások számára illetve orvosi és ipari alkalmazásokhoz is. A gyorsító széles tartományban változtatható paraméterű nyalábokat képes előállítani, így rugalmasan alkalmazható sokféle, akár különböző tudományterületek által megkívánt feladatra. Ezen túlmenően a ciklotron olyan nyalábvezető rendszerrel rendelkezik, amely lehetővé teszi a nagyon eltérő és speciális követelményekkel rendelkező felhasználói igények kielégítését is.

Kép

Az ATOMKI-ban működik Magyarország legnagyobb részecskegyorsító berendezése, a 20 millió elektronvoltos ciklotron, ami a protonokat akár a fénysebesség egyötödére képes felgyorsítani. A nagy végenergiára történő gyorsítás sok lépésben történik úgy, hogy a részecskék ugyanazon a gyorsítórésen számos alkalommal haladnak át. Ehhez haladási irányukat meg kell változtatni, ami mágneses tér segítségével történik. A mágneses teret biztosító elektromágnes pólusai között helyezkedik el a két gyorsító elektróda. Az elektródákra adott nagyfeszültség hozza létre közöttük a gyorsító elektromos teret. A középpontban elhelyezett ionforrás állítja elő a gyorsítani kívánt töltött részecskéket, az ionokat. Ha az ionforrással szemközti elektróda feszültsége negatív, akkor a pozitív ionok kilépnek az ionforrásból, és belépnek az elektróda belsejébe. Itt csak mágneses erő hat rájuk, így körpályán haladva megtesznek egy félfordulatot, és visszatérnek a gyorsítóréshez. Most viszont ellenkező irányban mozognak, így tovább gyorsulni csak akkor fognak, ha addigra a két elektróda feszültsége polaritást váltott. Ezért a ciklotronban olyan váltakozó feszültséget kell a gyorsító elektródákra adni, amelynek frekvenciája megegyezik a részecskék keringési frekvenciájával. Szerencsére ez utóbbi nem függ a részecskék energiájától, így állandó frekvenciájú feszültség alkalmazható. Ahogy minden résátkelés során nő a részecskék energiája, úgy nő a pálya görbületi sugara. Így a ciklotron középéről induló részecskék egyre növekvő sugarú spirál alakú pályán mozognak, és végül eljutnak a mágneses tér mérete által meghatározott végső sugárra. Itt helyezkedik el az elektrosztatikus kivonó elektróda, amely a végenergiát elért részecskéket kivonja a gyorsítóból.

Kép

A részecskenyaláb a ciklotronból történő kivonás után belép a nyalábvezető rendszerbe, amely eljuttatja a kiválasztott besugárzási helyre jó hatásfokkal és a megkívánt jellemzőkkel. A felhasználás szempontjából nagyon fontos nyalábjellemzők pl.: az intenzitás, nyalábméret és energiapontosság. A nyalábvezető rendszer ezeket a feladatokat elektromágneses eszközökkel végzi. Kétpólusú, azaz dipól mágnesek térítik el a nyalábot a kívánt irányba, míg négypólusú ún. kvadrupól mágnesek végzik a nyaláb fókuszálását. Számos diagnosztikai eszköz biztosítja a nyaláb jellemző paramétereinek mérését és ellenőrzését a nyalábvezetés során. A kísérleti berendezések a nyalábcsatornák végein helyezkednek el. Minden nyalábcsatorna egy adott típusú feladatra optimalizált, ezért a berendezéseket mindig a kísérlet számára legmegfelelőbb nyalábcsatorna végére telepítik.